美國國家航空暨太空總署（NASA）的研究人員發現，木衛二和土星的衛星–歐羅巴和土衛二的表面附近可能存在胺基酸，這是生命的潛在指標。研究表明，這些有機分子可以抵禦冰層下的輻射，使未來的機器人登陸器無需深入鑽探就能接觸它們。

這幅藝術家的印象畫描繪了美國太空總署的卡西尼號飛船飛過土星衛星土衛二表面噴出的假定水柱。圖片來源：美國太空總署

木星的衛星木衛二和土星的衛星土衛二的冰殼下方有海洋的跡象。美國國家航空暨太空總署（NASA）的一項實驗表明，如果這些海洋中孕育著生命，那麼儘管這些星球上存在著嚴酷的輻射，以有機分子（如氨基酸、核酸等）形式存在的生命跡象仍可能在表面冰層下存活。如果機器人登陸器被送到這些衛星尋找生命跡象，它們將不必挖得很深就能找到被輻射改變或破壞後倖存下來的胺基酸。

“根據我們的實驗，木衛二上氨基酸的’安全’取樣深度是在拖曳半球（與木衛二繞木星運動方向相反的半球）的高緯度地區，也就是表面沒有受到隕石撞擊太大干擾的區域，將近8英寸（約20厘米），”位於馬裡蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心的亞歷山大-帕夫洛夫說，他是7月18日發表在《天體生物學》 （Astrobiology）雜誌上的一篇研究論文的第一作者。 “在土衛二上檢測胺基酸並不需要進行地表下取樣–在土衛二表面距離地表不到十分之一英吋（幾毫米以下）的任何位置，這些分子都能經受住輻射分解（被輻射分解）”。

沿著土星衛星土衛二南極附近著名的”虎紋”，大大小小的水柱從許多地方噴射出水冰和水蒸氣。圖片來源：NASA/JPL/太空科學研究所

這些幾乎沒有空氣的衛星的冰冷表面很可能不適合人類居住，這是因為它們受到了困在主行星磁場中的高速粒子和深空強大事件（如恆星爆炸）的輻射。然而，這兩顆衛星冰冷的表面下都有海洋，這些海洋在主行星和鄰近衛星引力的潮汐作用下被加熱。如果這些地表下的海洋擁有其他必需品，例如能源供應以及生物分子中使用的元素和化合物，那麼它們就可能孕育生命。

實驗方法和結果

研究團隊在輻射分解實驗中使用胺基酸作為冰衛星上生物分子的可能代表。胺基酸可以由生命產生，也可以由非生物化學產生。然而，在木衛二或土衛二上發現某些種類的氨基酸將是生命的潛在跡象，因為它們被陸地生命用作構建蛋白質的成分。蛋白質對生命至關重要，因為它們被用來製造酶，加快或調節化學反應，並製造結構。地表下海洋中的胺基酸和其他化合物可以透過噴泉活動或冰殼的緩慢攪動運動帶到地表。

這幅木星冰衛星歐羅巴的景像是由美國太空總署朱諾號太空船上的公眾參與相機JunoCam在2022年9月29日的近距離飛越任務中拍攝的。這張照片是朱諾相機在飛越過程中拍攝的第二、第三和第四張照片的合成圖，從第四張照片的角度來看。北面在左側。這些影像的解析度略高於每像素0.5 到2.5 英里（每像素1 到4 公里）。就像我們的月球和地球一樣，歐羅巴星的一側始終朝向木星，這就是這裡看到的歐羅巴星的一側。木衛二表面縱橫交錯著裂縫、山脊和帶狀區域，這些區域抹去了距今約9,000 萬年以前的地形。公民科學家凱文-M-吉爾（Kevin M. Gill）對影像進行了處理，以增強色彩和對比度。圖片來源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, Kevin M. Gill CC BY 3.0

為了評估胺基酸在這些世界上的存活情況，研究小組將胺基酸樣品與冷至零下321華氏度（零下196攝氏度）的冰混合在密封、不透氣的小瓶中，並用不同劑量的伽馬射線（一種高能量光）對其進行轟擊。由於海洋中可能存在微小生命，他們也測試了死細菌中的氨基酸在冰中的存活情況。最後，他們測試了與矽酸鹽塵埃混合的冰中的氨基酸樣本，以考慮來自隕石或內部的物質與地表冰混合的可能性。

對未來太空任務的影響

這些實驗為確定胺基酸的分解速率（稱為放射性分解常數）提供了關鍵數據。有了這些數據，研究小組利用歐羅巴和土衛二冰面的年齡和輻射環境，計算鑽探深度和位置，在這些位置，10% 的氨基酸將在放射性破壞中存活下來。

雖然以前也進行過測試氨基酸在冰中存活的實驗，但這是第一次使用較低劑量的輻射來測試氨基酸在冰中的存活情況，因為僅僅改變或降解氨基酸就足以讓人無法確定它們是否是潛在的生命跡象。這也是首次利用歐羅巴/土衛二條件評估這些化合物在微生物中存活情況的實驗，也是首次測試胺基酸與塵埃混合存活情況的實驗。

研究團隊發現，胺基酸與灰塵混合後降解速度較快，但來自微生物的胺基酸降解速度較慢。

圖中顯示的是裝入專門設計的乾燥器的實驗樣品，乾燥器很快就會充滿液態氮，並置於伽馬射線下。請注意，由於試管在液態氮中會產生浮力，並開始在乾燥器中漂浮，從而影響適當的輻照，因此火焰密封的試管被棉布包裹在一起。圖片來源：Candace Davison

Pavlov說：”在類似木衛二和土衛二的表麵條件下，生物樣本中氨基酸的破壞速度較慢，這為未來木衛二和土衛二著陸器任務進行生命探測測量提供了支持。我們的研究結果表明，在木衛二和土衛二富含二氧化矽的區域，潛在有機生物分子的降解率高於純冰區域，因此，未來可能前往木衛二和土衛二的任務在對這兩顆冰衛星上富含二氧化矽的位置進行採樣時應謹慎行事。

胺基酸在細菌中存活時間較長的一個潛在解釋涉及電離輻射改變分子的方式–直接透過破壞分子的化學鍵，或間接透過在附近產生反應性化合物，然後改變或分解相關分子。細菌的細胞物質有可能保護氨基酸免受輻射產生的活性化合物的傷害。

編譯自/ ScitechDaily