2022-03-23 12:11

以下是太阳系中寻找生命的7个最佳地点

如果人类想要在太阳系的另一颗行星上找到生命,最好知道去哪里找。很多科学家花了很多很多时间来思考这个问题,也有很多人提出了理由,支持太阳系中某个地方最有可能存在我们所知的生命。多亏了阿布扎比纽约大学的迪米特拉·阿特里领导的团队,我们现在有了一种方法来对它们进行排名。

该方法发表在arXiv上最近的一篇预印本论文中,重点关注一个新变量——微生物可居住性指数(MHI)。MHI的目的是测量一个特定的环境对地球上极端地方发现的各种类型的极端微生物的宜居性。

与许多重大的工程挑战一样,作者将开发有效的MHI的过程分解为一系列步骤。首先,他们定义了六个环境变量,这些变量可以影响特定环境中生命的宜居性。然后他们定义了六种类型的环境,这些环境通常被认为存在于许多潜在的宜居星球上。然后,他们从这些可居住的星球中挑选了7个,收集了所有他们能收集到的关于每个可能可居住星球上每种环境类型的环境因素的数据。

UT视频讨论木卫二上的生命。

有了这些数据,他们将在这些环境中发现的值与极端微生物可以生存的值进行了比较。对于任何对太阳系天体生物学感兴趣的人来说,这个结果并不特别令人惊讶,但可量化的数据支持了它们。看来木卫二、火星和土卫二是最有可能发现细菌生命的候选者。

不过,要得出这个结论需要大量的数据收集和量化。首先,研究小组必须确定哪些环境因素对生命的潜在宜居性最重要。他们确定了六个参数:温度、压力、紫外线辐射、电离辐射、pH值和盐度。生命只能在这些价值的一个狭窄范围内生存,它们作为一个合理的基础,让我们开始思考什么样的环境特征是支持生命所必需的。

幸运的是,科学家们还收集了在这六个极端因素中茁壮成长的生命形式的数据。从能在12.5 ph环境中生存的蛇单胞菌B1到能承受125 MPa压力的嗜压热球菌CDGS,地球上的极端微生物很好地说明了在其他星球上生命可能能与之竞争的东西。利用他们所选择的因素的高低,科学家们能够确定一个环境必须符合的界限,以支持我们所知道的生命。

德克萨斯大学视频讨论土卫二上的生命。

这些环境是科学家们接下来关注的问题。他们列出了六种潜在的有趣的生物环境,这些环境被发现可以孕育地球上的生命,然后定义了地球上每一种环境中的六种环境因素的范围。其中包括:冰极点、表面大陆、次表面大陆、次表面冰、环境海洋、深海海底、热液喷口。地球上的每一种环境都孕育着某种形式的生命,因此作者认为,在其他世界上也可以这样做。

为了找到太阳系中最适宜居住的地方,研究人员仔细研究了太阳系中世界的列表。他们根据一个或多个他们定义为生物生命所必需的环境因素中的异常值剔除了大多数。然而,在它们被消灭的最后,剩下了7个可能适合居住的星球:火星、木卫二、土卫二、土卫六、木卫三、木卫四和(有点令人惊讶的)冥王星。

德克萨斯大学火星生命视频。

在完成所有选择之后,作者进入了数据收集阶段。他们收集了尽可能多的数据关于每一个星球的环境数据。然而,并不是每个世界都有这样的环境。例如,火星上没有我们所知道的热液喷口。然而,这并不意味着这颗红色星球上的其他环境就不是天体生物学的好候选。

在收集了尽可能多的数据后,他们将这些数据与微生物是否能够承受给定环境下的一系列环境因素所定义的范围进行了比较,这样就得出了MHI。总结他们计算结果的最好方法是通过一个表格来显示作为研究的一部分,在六个环境中,每个环境中属于极端微生物可居住范围的环境因子的数量。下表转载。

Table from the paper showing the habitability of the six different enviro<em></em>nments on the six different worlds the authors picked as the most habitable.
表显示了六种不同环境的宜居性 作者选择了六个不同的世界作为最宜居的世界。

Credit - Arti等。

每个条目的分母表示了研究人员可以找到多少环境因素的数据。如果这个数字小于6,研究人员就找不到其中一个或多个因素的数据。每个分数的分子是在每个分数的环境可居住范围内的那些环境因素的数量。所以,例如,1/4泰坦的地下冰行列中的值意味着有数据点可供4的6环境因素,其中环境因素铺设范围内设定的最小和最大的极端微生物的宜居环境。

这张图表清楚地表明,太阳系中最有可能存在生命的地方是土卫二的热液喷口系统,在潜在环境因素方面,它的得分是5分(满分5分)——它缺少电离放射性的数据。但这颗冰冷的卫星并不是唯一一个在潜在宜居名单上名列前茅的。火星和木卫二都有适合生命生存的环境,不过名单上的其他候选者似乎不太适合居住。

最终,将会有一系列的任务集中在寻找可能存在于这些地方的微生物生命,包括木卫二快船和火星样本返回任务。这篇论文提供了另一个原因,为什么土卫二应该有自己的任务。但就目前而言,拥有让研究人员和工程师把精力集中在最有可能找到人类历史上最受欢迎的发现之一的地方的框架,将有助于他们集中精力。从长远来看,也许会有一些结果。