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明镜周刊

外星生命:微生物或可在土卫二冰层下存活Außerirdisches Leben: Mikroben könnten unter Enceladus-Eis überleben

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天体生物学:土星的卫星恩克拉多斯上是否存在生命?恩克拉多斯拥有液态海洋,其大气层主要由水蒸气以及少量的氮气、二氧化碳和甲烷组成;此外,该卫星可能还拥有一个能够为海洋提供热量的岩石核心。些特征让科学家们怀疑恩克拉多斯上可能存在外星生命。

Astrobiologie Existiert Leben auf dem Saturnmond Enceladus? Ein flüssiger Ozean, gepaart mit einer Atmosphäre aus Wasserdampf sowie geringen Mengen Stickstoff, Kohlendioxid und Methan, dazu womöglich ein Gesteinskern, der den Ozean erwärmt – all das lässt Forschende vermuten, dass der Saturnmond Enceladus außerirdisches Leben beherbergen könnte.

最近发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的两项研究进一步支持了这一猜测。研究人员认为,不仅微生物有可能在恩克拉多斯上生存,而且我们甚至有可能找到它们。

Gleich zwei aktuelle Studien, die nun im Fachmagazin »Science Advances« erschienen sind, stärken die Vermutung. Nicht nur könnten Mikroben auf Enceladus überleben, Forschende sollten sie sogar finden können, heißt es.

恩克拉多斯上的冰状喷流被认为是太阳系中寻找外星生命的最有希望的地点之一。多年来,科学家们一直推测:在这颗卫星的冰层之下,存在着一个全球性的液态水海洋;而在海洋的更深处,则隐藏着一个岩石核心。由于冰川火山活动,巨大的喷流会从南极地区的裂缝中喷发出来,将冰粒抛射到数百公里外的太空中。前,美国宇航局(NASA)的“卡西尼”号探测器就已经发现了海洋底部存在热液活动的迹象,以及一些可能有利于生命存在的条件。2015年10月,该探测器曾近距离观测了这些冰状喷流。

Eisige Fontänen aus der Tiefe Enceladus gilt als einer der aussichtsreichsten Orte in unserem Sonnensystem, um nach außerirdischem Leben zu suchen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vermuten seit einigen Jahren, dass sich unter der eisigen Kruste des Mondes ein globaler Ozean aus flüssigem Wasser und noch weiter darunter ein Gesteinskern befindet. Durch kryovulkanische Aktivität brechen am Südpol des Mondes gewaltige Fontänen durch Risse in der Kruste und schleudern Eispartikel Hunderte Kilometer weit ins All. Frühere Analysen der Nasa-Raumsonde »Cassini« hatten bereits Hinweise auf hydrothermale Prozesse am Meeresboden geliefert – und auf weitere Bedingungen, die Leben begünstigen könnten. Dafür flog die Sonde im Oktober 2015 vor Ort durch Eisfontänen.

第一项研究表明:当海洋中的水滴通过恩克拉多斯冰层的裂缝传输时,它们冷却和冻结的速度可能比之前认为的要慢。在上升的过程中,这些冻结的水滴会被加速到每小时1000公里的速度;当它们撞击冰层裂缝的壁面时,会碎裂成只有几微米大小的颗粒,并被抛射到太空中。柏林自由大学的行星科学家弗兰克·波斯特伯格(Frank Postberg)在一份新闻稿中解释道:“这样一来,海洋中的物质就被分离开了,并且集中到了这些冰粒中。”

Die erste Studie zeigt , dass sich die Ozeantröpfchen beim Transport durch Risse in der Eiskruste von Enceladus möglicherweise langsamer abkühlen und gefrieren als bislang angenommen. Auf ihrem Weg nach oben werden die gefrorenen Tröpfchen auf bis zu 1000 Kilometer pro Stunde beschleunigt. Prallen sie gegen die Wände der eisigen Spalten, zerbrechen sie in nur wenige Mikrometer große Stücke, diese werden ins All geschleudert. Die Folge: »Die Bestandteile des Ozeans werden voneinander getrennt und zugleich in einzelnen Eispartikeln konzentriert«, erklärte der Planetenforscher Frank Postberg von der Freien Universität Berlin in einer Pressemitteilung.

“恩克拉多斯(Enceladus)在为我们采集用于分析的样本方面确实帮了大忙——这些样本在地球上的化学实验室中通常需要耗费大量时间和精力来处理,”领导这项研究并参与其中另一项研究的波斯特伯格(Postberg)说道。

»Enceladus nimmt uns bei der Vorbereitung von Proben für Analysen tatsächlich viel Arbeit ab – eine Arbeit, die in chemischen Laboren auf der Erde normalerweise sehr aufwendig ist«, sagte Postberg, der die Studie leitete und an der anderen beteiligt war, weiter.

根据第二项研究结果,有证据表明外星生命可能存在:该研究表明,某种微生物可能能够在恩克拉多斯的冰层上生存并产生甲烷。一发现基于一项实验室实验——由慕尼黑路德维希-马克西米利安大学(Ludwig-Maximilians-Universität)的地球生物学家威廉·奥尔西(William Orsi)领导的团队模拟了恩克拉多斯上碱性海洋的化学环境。实验结果显示,即使在这种高碱性的环境中(pH值为11),某些能够产生甲烷的微生物仍能够存活——这一pH值远高于它们此前所知的耐受范围。

Beweis für außerirdisches Leben steht aus Laut der zweiten Veröffentlichung könnte ein Mikroorganismus auf dem Eismond überleben und Methan produzieren. Grundlage dafür ist ein Laborexperiment, für das ein Team um den Geobiologen William Orsi von der Münchner Ludwig-Maximilians-Universität die chemischen Bedingungen eines alkalischen Ozeans auf Enceladus nachgestellt hat. Dabei wuchs ein methanbildender Mikroorganismus noch bei pH 11 – weit oberhalb seiner zuvor bekannten pH-Toleranzgrenze.

奥尔西在一份新闻声明中表示:“这项研究并不能证明恩克拉多斯上一定存在生命,但它表明那里的地球化学条件可能为最古老的代谢形式(即生命存在的早期形式)提供了可能性。”

Enceladus, fotografiert im Jahr 2015 Foto: Universal History Archive / Universal Images Group / Getty Images Die Arbeit »beweist nicht, dass es Leben auf Enceladus gibt«, aber sie »zeigt, dass geochemische Merkmale dort eine der ältesten Stoffwechselformen des Lebens ermöglichen könnten«, sagte Orsi in einer Pressemitteilung .

开放大学(Open University)的行星科学家大卫·罗瑟里(David Rothery)对《卫报》(The Guardian)表示:“这项研究为那里存在微生物生命的可能性清除了又一个障碍。”该研究表明,在模拟的恩克拉多斯海洋环境中,微生物所需的代谢过程(即甲烷生成过程)是可行的。罗瑟里并未参与这两项研究。

Die Studie räume »eine weitere Hürde für die Möglichkeit mikrobiellen Lebens dort aus dem Weg«, sagte David Rothery , Planetenforscher an der Open University, dem »Guardian« . Sie zeige, dass Methanogenese – der Stoffwechselprozess, der die Mikroben am Leben erhält – im simulierten Ozean von Enceladus möglich ist. Rothery war nicht an den Studien beteiligt.

欧洲航天局(ESA)正在评估“L4”任务的可能性:该机构正在考虑是否让“L4”探测器登陆恩克拉多斯,其目标是从那里的喷泉中采集样本并进行现场测量,同时寻找可能支持生命存在的化学物质。外,该探测器还将飞掠土星的其他卫星,以了解哪些条件有利于生命的形成。项任务能否实施尚不确定。即便实施,也还需要一段时间:发射计划在2042年左右进行;探测器要到2050年代才能抵达土星。

Mission »L4« soll Daten liefern Die europäische Raumfahrtagentur Esa prüft derzeit, ob die Mission »L4« auf Enceladus landen könnte. Das Ziel: Proben aus den Fontänen entnehmen und direkt auf der Oberfläche messen. Dabei soll sie nach den Stoffen suchen, die Leben ermöglichen könnten. Der Orbiter soll außerdem an anderen Saturnmonden vorbeifliegen, um zu verstehen, welche Bedingungen lebensfreundliche Welten begünstigen. Ob die Mission stattfindet, ist unklar. Und selbst wenn, wird das noch dauern: Der Start ist für etwa 2042 geplant; Saturn würde die Mission erst in den 2050er-Jahren erreichen.