冰冷的卫星下能否孕育生命？NASA的革命性软件正在探寻答案

西南研究所在美国国家航空航天局（NASA）宜居世界计划的支持下，正在重新利用腐蚀建模软件来探索冰封卫星（如欧罗巴和土卫二）上存在生命的可能性。该软件经过强化，可用于研究极端条件下复杂的化学和有机相互作用，并可预测支持微生物生命的环境。

SwRI 的研究人员正在扩展腐蚀建模软件，以预测土星卫星恩克拉多斯（Enceladus）等冰雪世界是否可能孕育微生物生命。 在这张交叉偏振光显微镜图像中，在对土卫二地表下条件进行实验室研究时形成的掺甘氨酸冰中可以看到孔隙。 这些孔隙可能形成微生物生命的宜居壁龛。 图片来源：西南研究所/Charity Phillips-Lander

拓展太空探索视野

美国西南研究院（SwRI）正在将原本用于模拟电解质和预测腐蚀的软件转变为一种强大的工具，用于评估冰雪覆盖的世界是否能够支持微生物生命。 这项创新工作得到了美国国家航空航天局（NASA）宜居世界计划的支持，该计划旨在应用从地球历史及其生态系统中获得的洞察力，了解培育和维持宜居环境的条件。

化学建模软件通常用于模拟不同温度和压力下的复杂化学系统。 SwRI 小组负责人 Florent Bocher 博士广泛利用这一技术来研究和定义腐蚀环境。 2023 年，他与 SwRI 高级研究科学家 Charity Phillips-Lander 博士合作，后者在冰雪世界实验室模拟中研究有机化合物，这是 NASA 另一个宜居世界项目的一部分。 他们一起开始探索这种软件是否也能揭示极端环境如何支持微生物生命。

在 2005 年的一次飞越中，NASA 的卡西尼号航天器拍摄了土卫二的高分辨率图像，这些图像合成了这张马赛克照片，显示了月球南极长长的裂缝，这些裂缝使得地表下海洋中的水能够逃逸到太空中。 图片来源：NASA/JPL/空间科学研究所

增强地外宜居性研究工具

由于用于腐蚀研究的建模软件已经涵盖了广泛的参数和化学成分，菲利普斯-兰德和博切尔发现它也有潜力模拟太阳系中冰冻卫星的预期环境，并最终帮助预测另一个可以维持生命的世界的条件。 与大多数环境建模软件不同，化学建模工具考虑到了有机物的存在，而有机物是生命所必需的碳基化合物。

Phillips-Lander说："可居住性的问题是要限制环境因素，使其更有可能对生命友好，而不是不友好。大多数地球化学建模软件并不考虑海洋世界预期条件下的有机物，因此我无法建立我在实验室调查太阳系冰封卫星（如木卫二和土卫二）条件时所看到的模型。"

博彻和菲利普斯-兰德发现，他们创建的模型可以预测掺杂有机物的冰中孔隙的存在，这种冰中掺杂有机物分子，以研究它在模拟其他世界极端条件下的反应。 菲利普斯-兰德在她的实验室工作中也观察到了类似的孔隙。

合作与未来展望

虽然这些初步结果很有希望，但博彻和菲利普斯-兰德意识到，他们正在推动该工具超出其预期用途。 他们开始与 SwRI 职员科学家 Mike Rubal 博士合作，改进现有软件。今年早些时候，SwRI 从 NASA 的宜居世界计划获得了一笔为期三年、价值 75 万美元的赠款，用于支持他们增强和扩大软件能力的工作。

Bocher说："经过改进，这一工具将能够提供大量有关海洋世界的宝贵信息。知道预期的化学成分是一回事，但知道存在哪些化合物以及它们处于何种化学相位则更有帮助。"

研究人员现在正与一家软件供应商合作，扩展并改进他们的工具，以便更准确地模拟其他世界的状况，比如冰封卫星"土卫二"（Enceladus），它围绕土星运行，被认为含有可能孕育微生物生命的地表下海洋。

菲利普斯-兰德说："这个新项目将帮助我们收集缺失的数据，将其添加到建模软件中，然后构建这些模型，为这些冰洋世界的实验室研究提供更多的背景资料，并希望我们在未来的任务中也能看到这些数据。"