央廣網北京10月10日消息 近日，中國科學技術大學研究員郝記華與美國西南研究院研究員Christopher Glein等合作，構建模拟土衛二海水化學，發現土衛二水體中含有很豐富的溶解态磷酸根，可以支持潛在微生物的起源與繁盛。相關研究成果發表在《美國科學院院刊》上。

土衛二海水交代核部岩石釋放大量磷酸根的示意圖。中國科學技術大學供圖

土衛二是土星的一顆天然衛星，體積較小，表面被厚厚的冰層覆蓋。傳統研究認為，土衛二等冰衛星的内部能量太少，不足以支撐其内部長期存在液态水體。但1980年左右，美國宇航局(NASA)通過旅行者号I和II觀測到土衛二表面非常光滑，且隕石坑密度在空間上相差很大，暗示其有活躍的水動力活動。2005年，NASA的卡西尼号探測器通過更高分辨率的近軌觀察，發現土衛二表面有豐富的老虎紋，并且首次在南極地區拍攝到水冰羽，證實了冰下海洋的存在。随後，卡西尼号掠過了土衛二的水冰羽，并對其化學組分進行分析，結果證明其有豐富的無機和有機構成，包括Na 、K 、Cl^-、HCO^3-、CO₃^2-等無機鹽以及C1-C6的有機物。NASA将土衛二視為最有可能發現微生物活動的地外星體（之一）。

目前，科學家已經在土衛二海水中發現了豐富的碳、氫、氧、氮及少量的硫，但對于生命六大基本構成元素之一的磷仍然沒有相關報道。在地球表面水體中，磷往往以正磷酸的形式存在，且溶解度極低，因此被普遍認為是限制生命起源和生物生産力規模的關鍵營養元素。不同于地球海水，土衛二海水被認為是堿性且還原性。這種迥異的海水化學到底會對磷化學産生什麼影響呢？土衛二海洋中的磷元素會不會是限制其生命宜居性的關鍵？

針對上述關鍵科學問題，郝記華領銜的國際合作團隊，通過對卡西尼号已發表數據的解讀，設置土衛二冰下海洋環境的邊界條件，構建水-岩相互作用模型，模拟土衛二海水化學。結果表明，即使海水呈現還原性，磷依然主要以正磷酸鹽形式存在，其他磷形态不穩定。此外，土衛二海水中溶解的正磷酸鹽含量遠高于地球海水中的含量。這主要是由于土衛二海水堿性且高碳酸根的特征導緻堿土及過渡金屬元素含量很低，從而提高了磷酸鹽礦物的溶解度。類似的現象也可以在地球上很多堿性且高碳酸根的湖泊中發現。

此外，研究團隊還構建了水-岩相互作用的動力學模型，證明海水對土衛二核部的交代過程可以快速地釋放大量磷酸根。相比來說，土衛二的海洋被認為已經存在了108-109年，遠久于溶解反應達到平衡所需的時間。

該發現首次揭示了土衛二海水中有比較高的溶解态磷。結合前人的研究，土衛二海水中将含有豐富的六大生源元素，有利于生命的起源和微生物的生存。該研究成果彌補了土衛二海水宜居性研究的空白，為未來發射冰衛星載荷，探測土衛二海洋中可能的生命信号提供了科學參考。此外，該研究構建的土衛二水-岩相互作用模型未來也可以應用到研究其他營養元素以及其他冰衛星海洋。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!