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「有但不多。」土衛六可能有生命,但數量極少

明日科學

更新於 2025年04月14日09:05 • 發布於 2025年04月14日09:00 • 高 詩豪

土星最大衛星「土衛六」(Titan)一直是太陽系中最像地球的天體之一。它擁有濃厚的氮氣大氣層、液態甲烷與乙烷組成的湖泊與河流,並可能蘊藏一座深達 483 公里的地下海洋。這些條件使 Titan 長期被視為尋找地外生命的重要目標。

然而,根據亞利桑那大學與哈佛大學的最新研究,即便 Titan 有生命,也可能少得出奇,頂多只有一隻小型犬的重量。這項研究由 Antonin Affholder 與 Peter Higgins 領導,發表於《行星科學期刊》(The Planetary Science Journal),透過電腦模擬與生物能量模型評估 Titan 上可能存在的生命形式與其潛在生物量。

研究聚焦於一種不需氧氣的代謝方式——亦即「發酵作用」,並以最簡單的胺基酸「甘胺酸(glycine)」作為潛在能量來源。這種代謝方式可能與地球早期生命相似,是目前最適合 Titan 環境的生存機制。

早期地球式代謝,生命仍稀微

圖展示了土衛六(Titan)地下海洋可能環境條件,並與已知地球極端環境微生物(polyextremophiles)與梭菌屬(Clostridia)的生存範圍進行比較: (a) 溫度對比圖:紫色與橄欖色框分別代表不同資料來源中 Clostridia 細菌的最大(Tmax)、最佳(Topt)與最小(Tmin)生長溫度。藍色區塊顯示 Titan 海洋的溫度估計範圍,明顯低於地球大多數微生物的生長條件。 (b) 壓力對比圖:藍色方塊代表地球極端微生物的壓力耐受範圍。灰色區域表示 Titan 海洋的預估壓力範圍,多數地球微生物在此條件下仍可生存。 (c) pH 對比圖:紅叉為 Clostridia 細菌,藍方塊為地球極端微生物的生長 pH 與溫度分布。灰線代表 Titan 地下海洋的預估鹼性 pH 值(約 11.3),多數微生物生長範圍低於此值,顯示 Titan 環境對地球生命極具挑戰性。(圖/《行星科學期刊》)

雖然 Titan 表面富含有機物質,但模擬顯示,這些分子極少能穿透厚達 100 公里的冰殼進入地下海洋。唯一可能的方式是經由隕石撞擊產生的「融池」,讓甘胺酸滲透至液態水層中,供微生物利用。

模擬結果顯示,即便存在生命,其總質量也不過數公斤,相當於一桶水的體積或一隻小狗的重量,平均分布於整個地下海洋中,每公升水中不到一個細胞。這不僅大幅降低未來探測任務尋找生命的機率,也提醒人們,豐富的有機化學環境不代表等同於生命。

Affholder 強調:「這項研究顯示,即使 Titan 的條件在太陽系中相對有利,其生態系統也可能極度稀薄。若未來真的要在此尋找生命,將是一場針對幾個微生物的艱難任務。」

研究成果刊登於《行星科學期刊》。

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http://www.tomorrowsci.com

首圖來源:NASA (CC BY 4.0)

圖片來源:The Planetary Science Journal. (CC BY 4.0)

參考論文:
The Viability of Glycine Fermentation in Titan's Subsurface OceanThe Planetary Science Journal

延伸閱讀:
1、木衛二與土衛二的「胺基酸」生存新發現

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