NASA的蜻蜓号任务瞄准土卫六神秘世界，探索其奥秘

当美国国家航空航天局（NASA）的蜻蜓号旋翼飞行器穿越土星最大卫星——土卫六浓厚的金色雾霭降落时，它将见到一片令人熟悉又诡异的地貌景象。沙丘环绕着土卫六的赤道，云朵在天空中飘动，细雨轻洒，河流蜿蜒，雕刻出峡谷、湖泊与海洋。

这是一幅艺术家绘制的概念图，展示了NASA的蜻蜓号在土星卫星土卫六表面的情景。这架汽车大小的旋翼飞行器将用于评估土卫六环境的宜居性，研究在一个富含碳元素且可能长期存在液态水的环境中，前生命化学（prebiotic chemistry）如何演化，并寻找生命是否曾在此出现过的化学迹象，无论是以水为基础的生命，还是以碳氢化合物为基础的生命。

影像来源: NASA/JPL-Caltech/University of Nantes/University of Arizona

但土卫六上的一切并不如看起来那般熟悉。在零下292华氏度（约零下180摄氏度）的极寒中，这里的沙丘不是由硅酸盐颗粒组成，而是由有机物质构成；河流、湖泊和海洋中流淌的不是水，而是液态甲烷和乙烷。土卫六是一个充满有机分子的冰冷世界。

然而，蜻蜓号这架如汽车般大小的旋翼飞行器，计划最早于2028年发射，将探索这个寒冷星球，以期解答科学界最重要的问题之一：生命是如何起源的？

看似荒谬的是，科学家竟试图在一个生命几乎不可能存在的地方寻找生命起源的答案。但这正是任务的核心。

“蜻蜓号并不是为了寻找生命而设计的任务——它的目标是在地球生命出现之前的化学阶段进行探究。”项目首席研究员、约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家齐比·特特尔（Zibi Turtle）说道，“在土卫六，我们可以研究可能曾在地球上促成生命的化学过程，而且不必受生命本身带来的复杂性干扰。”

在地球上，生命几乎重塑了一切，其化学起源早已被数十亿年的演化深埋。哪怕是今天最简单的微生物，也依赖于一系列复杂反应来维持生存。

“在从简单化学过渡到复杂生物学之前，必须经过一系列化学步骤，但我们并不清楚每一步，”特特尔补充道，“土卫六为我们提供了一个发现这些步骤的独特机会。”

土卫六是一座未经干扰的化学实验室，拥有已知生命所需的全部基本要素——有机物、液态水和能量源。在那里发生的过程，将揭示那些在地球上早已被抹去的历史，并帮助我们重新理解什么是宜居性，甚至解答促成地球生命的那套化学机制，究竟是宇宙普遍规律，还是一场美丽的偶然。

在NASA卡西尼-惠更斯号任务之前，科学家对土卫六有机分子的丰富程度几乎一无所知。而这项任务所获取的数据，再结合地球上的实验室模拟，揭示了一个有机分子的盛宴——乙烷、丙烷、乙炔、丙酮、氰化乙烯、苯、氰和更多种类的复杂有机化合物。

这些分子不断沉降到土卫六表面，在其冰质地壳上形成厚厚的沉积层。科学家认为，如果这些区域有机会与液态水接触，比如因小行星撞击而产生的水源，生命相关的化学反应或许就能在那里启动。

于是，赛尔克撞击坑（Selk crater）成为蜻蜓号的重点探测区域。这个直径约50英里的陨石坑，不仅富含有机物，还有可能曾经长期存在液态水。

赛尔克撞击坑（Selk Crater）是蜻蜓号任务的关键目标之一。在这张土卫六的红外图像中，赛尔克撞击坑的直径约为50英里（约80公里）。蜻蜓号将降落在赛尔克附近，飞往多个探测点，分析地表化学组成，寻找可能曾经发生过的前生命化学活动的冰冻遗迹。

图片来源: NASA/JPL-Caltech/University of Nantes/University of Arizona

形成赛尔克撞击坑的小行星撞击熔化了冰质地壳，在地表形成了一个临时的水池。在一层绝热的冰层覆盖下，这个水池可能维持液态状态长达数百甚至上千年，就像地球上冬季结冰池塘下的水一样。如果混入了天然的防冻剂——比如氨，这个水池可能会保持更长时间不冻结，使水、有机物以及撞击体携带的硅、磷、硫和铁充分混合，形成类似“原始汤”的化学环境。

“这本质上是一个长期运行的自然化学实验，”约翰斯·霍普金斯大学大气化学家、蜻蜓号科学团队共同研究员萨拉·赫斯特（Sarah Hörst）说，“这正是土卫六令人兴奋之处。它是我们在实验室中进行生命起源实验的自然版本——而且持续时间更长，尺度是整个行星。”

几十年来，科学家一直在模拟早期地球的环境，用水和简单有机物制造“前生命汤”，然后通过电火花激发化学反应。但问题在于时间：这些实验通常只持续几周、几个月，顶多几年。

而赛尔克撞击坑中的熔融水池可能持续了数万年——虽然这比地球上生命出现所需的数亿年短得多，但可能已经足够促成关键的化学反应发生。

“我们并不知道地球生命为何用了那么久才出现，是因为环境需要稳定下来，还是因为化学反应本身就很慢？”赫斯特说，“但模型表明，如果你把土卫六上的有机物扔进水里，几万年是完全足够发生复杂化学反应的。”

蜻蜓号将验证这一假设。它将在赛尔克附近降落，随后飞往不同地点，分析地表化学物质，以研究可能曾经发生过的前生命化学反应的遗迹。

NASA喷气推进实验室研究员、“蜻蜓号”项目的共同研究者摩根·凯布尔（Morgan Cable）对蜻蜓号质谱仪（DraMS）尤为期待。该仪器由NASA戈达德太空飞行中心（马里兰州格林贝尔特）开发，法国国家太空研究中心（CNES）提供了关键子系统。DraMS将用于寻找复杂化学反应的迹象。

“我们并不是寻找具体的分子，而是寻找暗示复杂性的化学模式。”凯布尔表示，“例如，在地球上，构成蛋白质的氨基酸会以特定模式出现。如果一个世界没有生命，它通常只能产生最简单的氨基酸，很少形成复杂的种类。”

总的来说，土卫六并不被认为是宜居的地方：气温太低，不适合已知的生命化学反应发生，地表也没有液态水——而液态水恰恰是有机物和能量源存在的关键介质。

尽管如此，科学家们仍认为：如果某个地方具备生命的基本要素，并拥有足够的时间，复杂化学反应——甚至生命——应该能够自发出现。如果土卫六的探索结果否定了这一点，那就意味着我们或许误解了生命起源的过程，生命也许比我们想象的更为罕见。

“如果我们不亲自去看看，就永远不知道这些关键化学步骤发生的难易程度。”凯布尔说，“这正是探索土卫六的乐趣。我们就像拿着放大镜的侦探，仔细观察每一处，思考它们的意义。”

蜻蜓号任务由约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室（APL）负责设计和建造，并为NASA管理该任务。团队还包括NASA戈达德太空飞行中心和喷气推进实验室的核心合作伙伴。该任务由NASA马歇尔太空飞行中心（阿拉巴马州亨茨维尔）代表NASA总部的科学任务理事会进行管理。

如欲了解更多有关蜻蜓号任务的信息，请访问：

https://science.nasa.gov/mission/dragonfly/

参考来源:

NASA’s Dragonfly Mission Sets Sights on Titan’s Mysteries