如果木星的卫星木卫二上存在生命,科学家可能很快就能探测到它

作者:小菜 更新时间:2024-12-05 点击数:
简介:如果木星的卫星木卫二上存在生命,科学家可能很快就能探测到它。

Credit: uux.cn/NASA/JPL-Caltech.(神秘的地球uux.cn)据对

【菜科解读】


如果木星的卫星木卫二上存在生命,科学家可能很快就能探测到它。

Credit: uux.cn/NASA/JPL-Caltech.


(神秘的地球uux.cn)据对话(卢辛达·金):木卫二是环绕木星运行的90多颗卫星中最大的一颗。

这里也是寻找外星生命的最佳地点之一。


科学家们经常称之为“海洋世界”,迄今为止的观测强烈表明,在木卫二冰冷的地壳下,可能有一个液态盐水海洋,其含水量是地球海洋的两倍。

现在,美国国家航空航天局的木卫二快船——美国航天局有史以来为行星任务开发的最大航天器——可能拥有探测它的工具。


随着克利伯飞船在2024年10月发射前进行最后的测试和准备,科学家们使用船上九种仪器中的一种,做出了一个令人兴奋的发现。

事实上,除了确定木卫二是否能支持生命外,该仪器还应该能够直接探测外星生命本身——如果它存在的话。


生命的三个关键成分是能量、液态水和合适的化学物质。

该航天器将提供更多关于木卫二这些成分的细节,从而了解其承载生命的潜力。


木卫二从木星引力引起的极端潮汐力中获得能量,木星引力推拉月球物质,在月球内部产生热量。

正是这个过程支持了地表下液态海洋的理论。


木卫二的地外海洋可能含有生命的化学组成部分。

这些元素包括碳、氧、磷和硫等化学元素。

但任务团队也将关注有机化合物,这些化合物含有碳,包括许多在生物学中至关重要的更复杂的化学物质。


探测这些化学物质的特征是“欧罗巴快船”任务的关键目标。

如果能找到这样的证据,这将表明木卫二可能是太阳系中另一个能够支持生命的地方。


一个偶然的发现


由科罗拉多大学博尔德分校领导的Suda(表面尘埃质量分析仪)仪器是Europa Clipper上的九台仪器之一。

当航天器飞越月球时,它将从月球表面以上的区域收集微小的冰粒和灰尘。

主要目标是确定这种物质的成分,并通过分析轨迹,找出它在木卫二表面的起源。


科学家们认为,一些冰物质可能来自木卫二表面的喷发或羽状物。

这些羽状物可以将水从下面的海洋输送到太空,因此分析这些物质的组成将很好地表明海洋的宜居性。

苏达仪器还将能够确定物质是否来自木卫二本身,或者来自附近的另一个太阳系物体,例如木星的另一颗卫星。


在最新发现之前,美国国家航空航天局喷气推进实验室的行星科学家穆尔西·古迪皮说:“我们不是一个寻找生命的任务。

木卫二快船的目标是了解木卫二的海洋和月球的宜居性。


但最近发表在《科学进展》杂志上的研究表明,“快船”毕竟可能是一项寻找生命的任务。

一组科学家(来自华盛顿大学、柏林自由大学和英国开放大学)在实验室中测试了一台与Suda相同类型的冲击电离质谱仪,模拟条件与木卫二任务期间的预期条件相似。


在向设备发射的微小冰晶中,科学家们还包括一些细菌细胞材料。

他们发现,即使只有1%的细胞完整物质包含在冰粒中,他们仍然可以检测到细菌物质的存在。

他们还能够确定不同模式的仪器更适合检测不同的有机化合物,如脂肪酸和氨基酸。


研究人员之一Fabian Klenner告诉《新科学家》:“如果木卫二上的生命形式遵循由氨基酸制成的膜和DNA的相同原理……那么检测这些化学物质将是那里生命的确凿证据。


苏达科学团队将利用这些发现来分析木卫二到达时的数据。

他们还有一段时间来准备:飞船至少要到2030年才能抵达木卫二。


如果克利伯号能够证明木卫二具有生命所必需的成分,这将是一个非常棒的结果,毫无疑问,这将导致大量的研究和猜测,以及为探测潜在生命的后续任务做可能的准备。

如果Clipper能够做到这一切,同时从外星生命中直接收集材料,这将是一个里程碑式的科学发现。


到目前为止,还没有发现地球以外有生命的具体证据,尽管有迹象表明其他一些太阳系天体存在合适的条件。

木卫二上的生命将是有史以来第一个被最终探测到的外星生物。

虽然这种生命不太可能很快与我们交流,但它将回答一个紧迫的问题,即生物学是否可以存在于地球以外的任何地方。


证明木卫二支持或曾经支持生命,将使研究人员能够开发和测试生物学是如何形成的理论。

反过来,这也可以为我们星球上生命的起源提供见解。

                                   

恐龙会游泳?最新发现为这份短短的名单添上一种像鸭子的物种

这幅重建图描绘的是驰龙科──伶盗龙(Velociraptor)也属于这类恐龙──的新物种:多齿泳猎龙(Natovenator polydontus),它身上的调节特征指向水下潜泳的能力。

CREDIT: YUSIK CHOI泳猎龙的颅骨保存了大眼窝、许多小小的牙齿,和曾经应该覆盖着角质层且长满触觉末梢神经的嘴喙。

.PHOTOGRAPH BY SUNGJIN LEE AND YUONG-NAM LEE(神秘的地球uux.cn)据美国国家地理(撰文:MICHAEL GRESHKO 编译:石颐珊):恐龙会游泳吗?新研究再度点燃陈年论战,目前已确知的半水生恐龙很少,但最近一项发现为这份短短的名单添上了一种像鸭子的物种。

数十年以来,古生物学家都习惯预设恐龙是陆地上的旱鸭子,水域则是其他古代爬行类的地盘。

然而渐渐有愈来愈多新的化石证据重启了这个问题:或许有些古代恐龙能够像许多现代生物一样,以某些形式同时活跃于陆地上与水中?学者已经为恐龙是否在一定程度上为「半水生」动物这个问题困扰已久,因为具有特殊骨骼特征而无庸置疑指向为水而演化的恐龙化石是如此稀少。

最近一篇新研究提供了另一条线索:一只多齿、年代超过6800万年的伶盗龙(Velociraptor)亲戚展现出类似潜水鸟类的流线型胸腔特征。

这副发表于《生物学通讯》(Communications Biology)的化石出土于蒙古南部,并以拉丁文与古希腊文的「牙齿很多的游泳猎人」之意命名为多齿泳猎龙(Natovenator polydontus)。

这是除了鸟类与其已灭绝近亲以外,首次发现带有这些特征的恐龙。

许多生物的肋骨以大约90度角从脊椎突出,但现代的潜水鸟类,例如企鹅与鸬鹚,拥有朝向尾巴方向生长的肋骨。

这样的肋骨方向可使动物身体中段背部到腹部间的距离变窄。

这种特征被认为可以协助这些动物以流线型的姿态泅泳于水中,而科学家也在泳猎龙保存良好的部分肋骨化石上看到了这种调节。

许多现代的恐龙──我们称之鸟类──在水边或甚至水中过得如鱼得水。

它们的祖先之中有一部份也是如此,例如海中的原始鸟类鱼鸟(Ichthyornis)与黄昏鸟(Hesperornis)。

然而,鸟类只是恐龙系谱树中的一个分支,而且显示非鸟类恐龙(non-avian dinosaur)生活在湖中或河中的证据相当罕见。

发现像泳猎龙这样具有适合游泳的骨骼的恐龙就意味着恐龙的栖地与生活方式可能比过去的认知更加多元。

换句话说,泳猎龙说明了「恐龙的生态区位有多么多元。

」研究共同作者,首尔大学古生物学家李永南(Yuong-Nam Lee)说。

泳者、行者,与两者之间的一切在过去十年间,科学家逐渐怀疑有至少一类恐龙与水的关系紧密:棘龙科(Spinosauridae)。

这些掠食动物显然比其他掠食性恐龙更加倾向水栖生活,已经有数种解剖构造与化学方面的证据显示它们至少有时会出现在水岸并且猎捕鱼类。

有些研究甚至主张棘龙科家族中最大的成员,体型大如一台校车的棘龙属(Spinosaurus)恐龙是大部分时间都生活在水中的「河中巨兽」。

这些主张持续受到挑战,最近的挑战来自11月底发布于《eLife》期刊上的一篇研究,文中认为比起追逐鱼类的泳者,棘龙更像是在陆地上伏击的掠食者。

2017年,一篇研究描述了另一种出土于蒙古的潜在「泳者」:骨骼奇异的哈兹卡盗龙(Halszkaraptor)。

虽然这只恐龙属于驰龙科(Dromaeosauridae)──伶盗龙也属于这个科──但是它却有着长且显然与鹅相似的脖子。

不仅如此,它满布神经孔洞的嘴喙显示它的颜面触觉良好,就像现代能在水中侦测猎物动向的鳄鱼一样。

当时首度描绘这副化石的团队认为它的怪异特征可能让它成为像当代的鹅或鸭一样的半水生泳者。

然而接下来数年间,有些科学家不认同哈兹卡盗龙可能为半水生动物,部分原因在于哈兹卡盗龙的胸腔化石保存状况并非好到足以辨识出关键特征。

这篇泳猎龙的新研究发现它与哈兹卡盗龙是近亲,因此协助厘清了后者的图象。

就结论而言,哈兹卡盗龙的胸腔同样呈流线型,这巩固了宣称这种奇怪的小恐龙真的与水有紧密连接的主张。

哈兹卡盗龙「无庸置疑地看起来像一只试图当鹅的伶盗龙……但是标本数只有一只。

」马里兰大学古生物学家汤姆.霍兹(Tom Holtz)说,他是泳猎龙研究刊登前的审稿人。

「显然数据源愈多愈好──现在有了另一个。

」长脖子的多齿猎人泳猎龙在2008年的韩国-蒙古国际恐龙考察(Korea-Mongolia International Dinosaur Expedition)期间第一次现身,而这支由27名成员组成的跨国团队在蒙古境内发现了将近200副化石。

那一年的8月26号,团队成员罗宾.西森斯(Robin Sissons)在赫敏察夫(Hermiin Tsav)地区看到一些骨头穿出岩石,该地区是蒙古南部一片化石藏量丰富的悬崖地带,年代大约介在6800万年前至7500万年前之间。

虽然他当时并不知道这具骨骸是什么,他还是将骨头复以石膏保护层,运回了实验室。

西森斯的发现和这趟考察所得的其他化石一起运到了韩国清理,稍后再被运回蒙古。

清理人员小心翼翼地将化石上固着的岩石移除以后,一只保存精美的恐龙逐渐现形:一只有着非常长的脖子且口内长满细小牙齿的恐龙。

「我们立刻明白这只恐龙很重要。

」李永南说。

李永南的团队于数年之间在蒙古搜集了数百副化石,泳猎龙只是其中之一,所以清理工作断断续续花了很长时间。

然后一则重要公告让他们能更清楚地了解这具轮廓逐渐清晰的化石:2017年,哈兹卡盗龙面世。

前方水深若将围绕着棘龙的热烈论战看作先例,泳猎龙可能也即将面临同样的争议。

然而目前为南加州大学博士候选人的古生物学家克尔斯汀.福尔莫索(Kiersten Formoso)对此表示不确定。

从她的观点看来,与巨大的棘龙相比,泳猎龙娇小的尺寸让人们更容易接受它的半水生特征。

举例来说,他说:「如果你个子很小,就不需要带着充满空气的巨大肺脏潜水。

」泳猎龙的面世只是个开端,后续仍要继续将它放置到恐龙世界中合适的位置并且增进我们对于善泳恐龙的了解。

芝加哥菲尔德自然史博物馆(Field Museum of Natural History)的古生物学家马提欧.费布里(Matteo Fabbri)建议,既然泳猎龙的胸腔与企鹅和鸬鹚等现代的潜水鸟类相似,那么未来的研究可以探讨泳猎龙的骨质密度。

在3月的一篇研究中,由费布里带领的团队说明企鹅、河马以及其他时常在水下觅食的当代动物骨骼都倾向有较高的密度,能在水中发挥压舱物的作用。

那篇研究也发现哈兹卡盗龙的骨头中空,和企鹅不同,而棘龙与其表亲重爪龙(Baryonyx)的骨密度高,符合长时间待在水中的生活情境。

不过目前已经确知的是,泳猎龙在水边努力营生的时候遵循了和众多亲戚不一样的演化路线。

对马里兰大学古生物学家霍兹而言,泳猎龙是一个强而有力的例证,提醒我们关联紧密的物种会走向迥异的演化方向,就像现在啃骨噬肉的斑鬣狗(spotted hyena)与咀嚼昆虫的土狼(aardwolf)也是近亲。

「就算你属于驰龙科,也不代表你就非得成为像伶盗龙那样的掠食者,」他说:「它们都属于同一个大家族──只是在不同的路径上(追求)相异的演化趋向。

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