新的热液模型评估欧罗巴生命的可能性

新的热液模型评估欧罗巴生命的可能性

发布时间:2018-05-15    浏览量:28

欧罗巴冰冻地壳下有一大片温暖的液态水。这个海洋的底部可能是一个类似于原始地球的环境,可能是宿主微生物。 NASA

木星的冰冷月亮欧罗巴是天体生物学研究的主要目标,因为它有可能在太阳系中提供可居住的环境。在其冰壳下,估计厚度为10公里,是一个超过100公里深的液态海洋。来自与木星引力相互作用的巨大能量源使这种水保持温暖。

巴西研究人员联合圣保罗大学(USP)联合签署了一篇发表在“科学报告”上的文章,对使用从地球上类似环境收集的数据评估欧罗巴微生物适宜性的理论研究进行了评估。

巴西国家同步辐射光实验室(LNLS)和天体生物学研究中心(NAP-Astrobio)研究员道格拉斯加兰特说:“我们根据从地球上类似环境获得的信息,研究了生物可用能源对欧罗巴的可能影响。 )圣保罗大学天文学,地球物理与大气科学研究所(IAG-USP)。

Galante协调研究,由圣保罗研究基金会FAPESP支持,该研究由化学家Thiago Pereira的研究员提供,该研究的合着者是Galante的主管,并通过旨在调查巴西和非洲地区的专题项目可能存在与新元古代年代出现多期生命有关的地球化学和同位旋转的痕迹。

与原始地球的相似之处

在南非约翰内斯堡附近的Mponeng金矿深处2.8公里处,该研究项目不仅发现了与地球上生命历史有关的重大变化痕迹,而且还发现了类似于欧罗巴的地球景观。最近发现,细菌Candidatus Desulforudis audaxviator在水中通过水辐射分解,通过电离辐射使水分子解离而在没有阳光的情况下在矿内生存。

“这个非常深的地下矿山含有放射性铀的裂缝泄漏水,”加兰特说。 “铀分解水分子以产生自由基[H +,OH - 等等]。自由基攻击周围的岩石,尤其是黄铁矿[二硫化铁,FeS 2],产生硫酸盐。细菌利用硫酸盐合成ATP [三磷酸腺苷],这是负责储存细胞能量的核苷酸。这是一个生态系统第一次被发现直接依靠核能生存。“

根据Galante及其同事的说法,Mponeng矿区的细菌定居的环境与假设存在于欧罗巴海洋底部的环境非常类似。

尽管欧罗巴表面的温度接近绝对零度,但由于欧罗巴与木星强大的引力吸引力相互作用,导致卫星的轨道极度椭圆,这意味着欧罗巴发现自身存在巨大的核心热能无论是关闭还是远离煤气巨人。这使得冰冷的月亮在木星巨大的潮汐力的作用下受到几何变形的影响。交替伸长和放松状态释放的能量使得欧罗巴的地下能够容纳液态水。

“但是,这是不够的,因为那里有加热的液态水,”Galante说。据研究人员介绍,地球已知的所有生物活动的基础是化学梯度,即不同区域的分子,离子或电子浓度的差异,这些区域产生一定的方向的流动,允许发生细胞呼吸,光合作用,ATP生产和其他生物共同的过程。

“氢分子 - 氢分子[H 2 H 1],硫化氢[H 2 S 1],硫酸[H 2 SO 4],甲烷[H 2 SO 4] ; i CH4]等是化学失衡的重要来源和“生物转导”的潜在因素,即将不平衡转化为生物有用能量,“Galante说。 “这些热液来源是地球上生命起源最可信的情景。”

调查欧洲的ATP生产条件

该小组评估了欧罗巴的化学失衡可能如何通过水的散发引发,导致水和欧罗巴地壳中发现的化学元素之间的连锁反应 - 然而,完全缺乏经验数据使得科学家无法明确推定这些事件中的任何一个(“美国太空总署美国宇航局表示,欧洲航天飞行任务“可能迟至2030年)。 “这就是为什么我们寻找一种极有可能发生的更普遍的物理效应。这种效应恰恰是放射性的作用,“加兰特说。

太阳系中具有岩石核心的天体具有相同的放射性物质,由发生太阳和行星的超新星爆炸在太空中弹射出来。铀,钍和钾是研究所考虑的放射性元素,根据已经在地球上,陨石和火星上观测和测量的数量,估算这些材料在欧罗巴的浓度。

Galante说:“从这些数据中,我们能够估计释放的能量,这种能量与周围水的相互作用以及由这种相互作用产生的自由基产生的水解辐射的效率。

根据这项研究,与放射性核素一起,黄铁矿是一种至关重要的成分,它在欧罗巴生活中不可或缺。 “我们的研究得出的一个建议是,应该将黄铁矿的痕迹作为对天体可居性评估的一部分,”Galante说。在假设的欧罗巴使命中发现黄铁矿的机会很好,因为硫(S)和铁(Fe)是太阳系中丰富的元素。

“欧罗巴海床似乎提供了与十亿年前原始地球上存在的那些非常相似的条件。所以今天学习欧罗巴在某种程度上就像是回顾过去我们自己的星球。除了欧罗巴的可居住性和其中存在的生物活动的内在利益之外,这项研究也是了解宇宙中生命起源和演化的一个门户。“

出版物:Thiago Altair等人,“放射源维持欧罗巴的微生物可居住性”,Scientific Reports,第8卷,文章编号:260(2018)doi:10.1038 / s41598-017-18470-z

资料来源:AgênciaFAPESP的JoséTadeu Arantes

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