NASA/JPL-Caltech, via Space Science Institute
从土卫二的表面冰层冒出的缕缕气体。
在土星的恩塞拉多斯（Enceladus，通称土卫二。——编注）等被冰层覆盖的外太阳系卫星上，会有微生物或其他外星生命存在吗？
美国航天局(NASA)的卡西尼号(Cassini)太空船收集的数据带来的引人入胜的新发现显示，的确存在这种可能性。
从恩塞拉多斯冒出的一缕缕气体中含有氢，那是一颗有冰层覆盖大片液态水海洋的小卫星。科学家们由此做出诸多推断：那里存在与地球海洋底部的热裂缝里发生的类似的热液化学反应。
有热液排放的地方会产生大量微生物——至少在地球上是如此——这让人不由得推想，被NASA称为“海洋世界”、远离地球的多个冰冷卫星有可能是适于居住的。
“这将是我们检验理论的一个难得的机会，看看那里是不是真的有生命存在，”NASA行星科学部主任詹姆斯·L·格林(James L. Green)说。
这是卡西尼号的最新发现，这艘飞船对土星、它的卫星和土星环的探索已经进行了13年，还有几个月就将结束。4月22日，卡西尼号将开启一趟旅程，在土星和土星环之间穿行22次，然后在9月坠入土星的大气层，由此结束自己的使命。
据周四发表在《科学》(Science)期刊上的一篇论文分析，卡西尼号的发现还显示，在恩塞拉多斯排放的气体中测量出的二氧化碳、氢和甲烷的水平并不均衡，这种不平衡可以提供一种能量源，令有机物从中获得养分。
“它表明那里有支持微生物系统的化学势，”发表在《科学》的那篇论文的主要作者、位于圣安东尼奥的西南研究院(Southwest Research Institute)的太空科学与工程部项目主管小J·亨特·韦特(J. Hunter Waite Jr.)说。
在周四发表于《天体物理期刊通讯》(Astrophysical Journal Letters)的另一篇论文中，另一组研究人员用哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope)又一次观测到木星的大型卫星之一欧罗巴(Europa)似乎也在释放类似的气体，这个卫星也有包裹在冰冻外层之下的海洋。
早些时候，卡西尼号曾发现土星最大的卫星泰坦(Titan)上存在大片的甲烷，这促使一些科学家提议派一艘太空船前去探测。
之前，只有310英里（约合499公里）宽的恩塞拉多斯因体积太小，不曾引发科学家的地质探测兴趣；他们怀疑它的内部早已冻结成固体。但是在11年前，卡西尼号发现了从南极地区冒出的烟缕，那是这项太空探测任务最大、最让人意外的发现之一。
从美国航天局的示意图可以看到，研究恩塞拉多斯卫星南极部分这些烟缕的科学家们为何认为这颗卫星上的水在与岩石中的矿物质产生作用。这类热液化学反应与地球海洋底部的热裂缝中发生的反应类似。在地球上，有热液排放的地方会产生大量微生物。
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土星的潮汐力拉扯和挤压恩塞拉多斯，似乎产生了足够的热量，由此融化了冰层。科学家们还依据卡西尼号的另一项观测结果得出结论，称不止是恩塞拉多斯靠近南极地区的部分有一大片水产生烟缕，这颗卫星表面冰层下隐藏的一整片海洋都是如此。
2015年10月，卡西尼号俯冲到距离恩塞拉多斯表面不足30英里的地方，它的一台仪器在那里收集和辨认了烟雾中的粒子。其中大部分为水分子，但韦特和他的同事们也发现了氢分子，其体积占比达到1.4%。
尽管氢是宇宙中最常见的元素，但没人料到会在恩塞拉多斯这么小的卫星上发现它——不管是多是少——因为这个卫星重力太小，难以长时间留住气体。
“单单发现氢就已经是个意外，”发表在《科学》杂志那篇论文的另一位作者、西南研究院地球化学家克里斯托弗·R·格莱茵(Christopher R. Glein)说。
在考虑了持续产生氢的多种可能性后，科学家们得出结论，称最有可能导致那里产生那么多气体的因素是热液反应。每个水分子都包含两个氢原子和一个氧原子。科学家们表示，依据地球物理模型，当热水流过岩石，岩石中的矿物质会吸取其中的氧原子，释放氢气。
那里似乎有足够的热量支持微生物生存。“这是我们第一次能够从一个外太空海洋得到卡路里读数，”格莱茵说。在被问到卡路里测量的结果时，格莱茵表示每小时产生的热量相当于300个披萨的卡路里。
“对衡量恩塞拉多斯的可居住性而言，这是个很不错的结果，”与这项研究无关的加州山景市NASA艾姆斯研究中心(Ames Research Center)行星科学家克里斯托弗·P·麦凯(Christopher P. McKay)说。
麦凯表示，其中的氢含量远高于微生物生存所需的水平。
不过，氢的出现并不代表恩塞拉多斯一定存在生命。情况或许正好相反。
在地球上的热液排放处，氢很快就会被微生物吸收。有那么多氢从恩塞拉多斯的海洋中产生、升至太空，有可能意味着这个小卫星上没有生命体可以利用这些氢气。比方说，在开部门会议时，“你叫了很多的披萨，它们便会被消灭掉”，NASA天体生物项目负责人玛丽·A·沃伊泰克(Mary A. Voytek)说道。
又或许生命的确存在，但却被其他因素抑制了。“就算那里有生物存在，也不是很活跃，”沃伊泰克博士说。
在很长时间里，科学家们将无法得到更多的数据。
卡西尼号不会再做近恩塞拉多斯飞行。这艘太空船的燃料即将用尽，这项任务也会在9月结束。在最后的几个月里，卡西尼号会转入不同的轨道，对土星的内部属性进行探测，近距离观察土星环的内部情况。
NASA目前没有重返土星或恩塞拉多斯的计划。但它正在为一项费用高达8.5亿美元的任务征求建议，NASA在其中明确表示出兴趣的一个领域是一项勘察恩塞拉多斯和泰坦的任务。
恩塞拉多斯的发现也会对NASA下一个重要行星飞行任务欧罗巴快船(Europa Clipper)的设计有所帮助，后者将于本世纪20年代发射，对欧罗巴卫星进行探测。
在发表于《天体物理期刊通讯》的那篇新论文中，由巴尔的摩太空望远镜科学研究所(Space Telescope Science Institute)的威廉·B·斯巴克斯(William B. Sparks)领导的研究团队报告了他们2016年用哈勃太空望远镜观测到的情况，其中显示卫星欧罗巴上有类似水蒸气的东西升起，地点就在研究人员两年前看到类似烟缕的地方。
此外，NASA上世纪90年代的发射的伽利略太空船曾发现，欧罗巴上的那个地方异常温暖，如果在那里也发现热液排放，科学家们不会感到意外。“地球物理学在哪里都差不多，”沃伊泰克说。