土卫六上的甲烷生命可能是什么样子

如果生命存在不依赖水呢?

尽管库尔特·冯内古特这么说,土星最大的卫星泰坦并不是一个有趣的地方。这颗天然卫星的温度高达零下179摄氏度(-290华氏度),并且拥有广阔的海洋,这些海洋并非充满了地球上维持生命的“水”,而是充满了液态甲烷。此外,泰坦上可能存在的众多活火山会将甲烷喷发到大气中,形成云层,然后以雨雪的形式降下这种化合物。

虽然人类(以及地球上的所有其他生命形式)在这种寒冷、无水环境中生存会很困难,但研究人员认为生命仍有可能存在于泰坦。只是生命的形式可能与我们之前见过的完全不同。在一篇发表于《科学进展》的新报告中,康奈尔大学的一组化学工程师和天文学家描绘了可能在泰坦上繁盛的生物图景,他们推测这颗卫星可能存在不含氧、以甲烷为基础的生命体,它们拥有完全不同类型的细胞结构。

在我们星球上,活细胞具有由脂质双层组成的外部膜——这是分隔细胞内水基液体和细胞外液体的屏障。由脂质双层包裹的空心囊泡被称为脂质体,或“脂质体”。研究团队设想,泰坦居民也可能由细胞组成,但它们的细胞膜不是由脂质组成,而是由基于甲烷的化合物组成,甲烷的凝固点比水低得多。

这种理论上的膜,被研究人员称为“偶氮体”(或“氮体”),将包含氮、碳和氢分子——所有这些都可以在泰坦超冷的甲烷海中找到。偶氮体将像脂质膜一样坚固而有弹性,控制物质进出细胞的运输。

为了探究这种生命形式是否可能存在,研究人员筛选了在低温甲烷中可能存在的、能够自我组装成类膜结构的化学化合物。他们偶然发现了丙烯腈(C3H3N),一种无色液体化合物,存在于泰坦的大气中。作为一种膜,丙烯腈表现出良好的稳定性和强大的抗分解能力,这些是细胞膜的重要品质。

研究人员对找到一个可行的膜模型感到惊讶。“我们没有任何关于什么是膜、什么不是膜的先入为主的观念,”康奈尔大学的化学分子动力学专家Paulette Clancy在新闻稿中说。“我们只是根据已知的化合物进行研究,然后问:‘如果这是你的调色板,你能用它做出什么?’”

现在,研究人员需要弄清楚这些细胞在甲烷环境中会如何表现,或许有一天,一项前往泰坦的机器人任务可以确定它们是否真的在那里生存。

 

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洛伦·格鲁什(Loren Grush)是《Popular Science》的助理编辑和科学作家,居住在纽约市。她曾为《纽约时报》、《Nautilus Magazine》、Digital Trends、Fox News 和 ABC News 撰稿。格鲁什是两位 NASA 工程师的女儿,在航天飞机和火箭科学家中长大。她很高兴能圆满完成报道科学发现和技术突破的使命。

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