这幅艺术家的印象描绘了美国国家航空航天局（NASA）的卡西尼号宇宙飞船在土星卫星土卫二表面喷出的一股推测为水的羽流中飞行。来源: 美国国家航空航天局。
NASA的研究人员发现，在木星的卫星木卫二和土星的卫星土卫二表面附近，可能存在生命的潜在指标——氨基酸。实验表明，这些有机分子能够承受冰下的辐射，这使得未来的机器人着陆器无需深入钻探就能获取它们。
探索冰冻卫星上的生命潜力
木卫二和土卫二均有证据表明其冰层下存在海洋。NASA的一项实验显示，如果这些海洋支持生命，那么有机分子（如氨基酸、核酸等）形式的生命迹象可以在表面冰下存活，尽管这些星球上的辐射强烈。研究表明，机器人着陆器在寻找生命迹象时，无需挖掘太深，就能找到被辐射改变或破坏后幸存的氨基酸。
根据研究，木卫二上氨基酸的“安全”采样深度在高纬度的后半球几乎为8英寸（约20厘米），而在这些区域的表面没有受到陨石撞击的干扰。土卫二上的氨基酸检测则不需要地下采样，这些分子可以在土卫二表面距离表面不到十分之一英寸（几毫米以下）的任何位置进行辐射分解。
研究背景与发现
在土卫二南极附近，著名的“虎纹”区域，水、冰和蒸汽从多个地方喷出。尽管这些几乎没有空气的卫星的寒冷表面可能不适合居住，但它们的冰冷表面下存在的海洋可能因主星和邻近卫星的引力作用而产生潮汐加热。如果这些地下海洋具备其他必需品，如能源供应及生物分子所需的元素和化合物，它们就可能孕育生命。
研究小组在辐射分解实验中使用氨基酸作为冰冷卫星上生物分子的可能代表。氨基酸可以由生命或非生物化学产生，但在木卫二或土卫二上发现某种氨基酸可能是生命存在的迹象，因为它们是构建蛋白质的成分。蛋白质对生命至关重要，因为它们用于制造加速或调节化学反应的酶，并构成生物结构。
实验方法与结果
研究小组将氨基酸样本与冷冻至零下321华氏度（零下196摄氏度）的冰混合在密封的无空气小瓶中，并用不同剂量的伽马射线轰击它们。由于海洋中可能存在微生物，研究还测试了冰中死亡细菌中氨基酸的存活情况。最后，研究小组测试了与硅酸盐粉尘混合的冰中的氨基酸样本，以考虑来自陨石或内部与表面冰的潜在混合物质。
这些实验为确定氨基酸分解的速率提供了关键数据，称为辐射分解常数。研究小组利用木卫二和土卫二冰层表面的年龄和辐射环境，计算出钻探深度和10%的氨基酸能在辐射分解破坏中存活下来的位置。
对未来太空任务的影响
尽管以前也有人测试氨基酸在冰中存活的实验，但这是首次使用较低的辐射剂量，不会完全分解氨基酸。研究小组发现，氨基酸在与灰尘混合时降解得更快，但在与微生物混合时降解得更慢。
研究表明，在木卫二和土卫二类似的地表条件下，生物样本中氨基酸的破坏速度较慢，这为未来木卫二和土卫二着陆器任务的生命探测测量提供了证据。研究结果还指出，在这两个冰冷的卫星上，富含二氧化硅的地区潜在有机生物分子的降解率高于纯冰，因此未来任务应在这些区域进行谨慎取样。
结论
这项研究得到了NASA的资助，编号为80GSFC21M0002，NASA行星科学部内部科学家资助计划，通过戈达德基础实验室研究工作包，以及NASA天体生物学NfoLD奖80NSSC18K1140。研究成果为未来的太空探索提供了重要的科学依据，尤其是在寻找外星生命的潜力方面。
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