在探索宇宙生命奥秘的征程中,科学家们正将目光聚焦于太阳系那些冰封的天体。木卫二“欧罗巴”、矮行星冥王星以及土卫二“恩克拉多斯”等含冰卫星,被认为在厚厚的冰层之下隐藏着巨大的液态水海洋。其中部分“海洋世界”具备碳、氮和化学能等生命关键要素,这引发了科学家们对一个根本性问题的思考:这些隐匿的海洋是否能够孕育微生物?
以土卫二“恩克拉多斯”为例,其地下海水能够通过“低温火山活动”喷发至太空。这一独特现象为航天器提供了获取样本的机会,无需穿透数英里厚的冰层。然而,从海洋到太空的喷发过程并非一帆风顺,它可能会改变生命迹象。例如,氨基酸等有机分子可能因液态水迅速冻结或暴露于真空环境而汽化,从而导致损失或改变。
为了深入研究这一过程,马里兰大学与美国国家航空航天局(NASA)戈达德太空飞行中心的研究人员Mariam Naseem与Marc Neveu开发了一套名为“海洋世界低温火山模拟器”的实验装置。该装置通过将液态水注入真空腔体,模拟太空环境条件,为研究生命迹象在喷发过程中的变化提供了有力工具。自2022年起,研究团队就开始研究有机化合物和盐类溶液注入真空时的变化情况。在此基础上,他们进一步探索天然样本的行为,因为天然样本更接近含冰卫星上喷发的物质,其分子、矿物质和颗粒之间的相互作用远比实验室中的“试管海洋”复杂。
由于这些冰卫星的海洋内部没有阳光照射,生命生长规模可能受到限制。而在地球上,南极洲的黑暗、孤立水体为研究提供了相似环境。例如永久冰封的威德尔海和不断环绕白色大陆的深层绕极流。2024年中,探险家俱乐部组织了一系列科考项目,为科学家进入这些偏远环境提供了难得机会。经过艰难准备,一支两人团队于12月中旬登上了配备研究设备的破冰科考船。
研究团队五次踏上海冰,部分钻穿冰层,采集冰层内或通过孔隙流动的水样,模拟冰卫星喷发时的情景。对于采集数千英尺深的海水,则需要从船尾放下采样瓶架。2025年12月30日,团队通过船舱开口进入覆盖威德尔海的50英尺厚冰层进行采样。周围冰层的巨大压力使开口不断闭合,船员们不得不调整引擎舱,引导冰块远离,同时保持船只与深流拉动的采样瓶架对齐。而且,这片水域还有座头鲸出没,进一步增加了操作难度。
次日元旦,团队抵达了采样深层绕极流的理想位置。通过与船员的精心协调,采样在3675英尺深度成功完成,创造了该船的采样深度纪录,也为新一年的到来增添了特别意义。这些珍贵的样本现已运抵马里兰州。在运输途中,团队克服了三次航班临时变更的困难,以创造性方式保持样本冷冻。在实验室中,样本将被解冻并分成两部分:一半注入模拟器,另一半直接分析。两者都将通过专门色谱技术追踪盐类、氨基酸和脂肪酸的变化。通过比较原始样本和模拟器注入样本,研究人员将确定喷发到太空如何改变海洋物质,以及这些变化可能对地外生命探测产生的影响。









