假如泰坦星上有生命

李雨亭

在漫威電影中，超級反派“滅霸”是出生在泰坦星上的永恒一族，這顆最終毀滅殆盡、荒涼的藍色星球給觀眾留下了深刻印象。在現實中，這顆藍色星球并沒有滅亡，它一直真實存在于太陽系中。

泰坦長什么樣？

泰坦在天文學里專指土星的第六顆衛星——土衛六。它是太陽系中僅次于木衛三的第二大衛星，平均直徑約5149千米，是月球的1.5倍。它也是目前太陽系中已知的唯一一顆同時擁有稠密大氣層和液態海洋的衛星。從某種程度上來說，它是整個宇宙中目前已知的和我們的地球最相似的星球之一。

由于土衛六的大氣層太厚太稠密，而且對可見光幾乎是不透明的，即使是近距離飛掠的探測器，也難以在可見光和紅外波段看到土衛六表面的細節，因此從1655年人類首次發現土衛六以來的三百多年里，我們幾乎都無法探知土衛六的表面到底是什么樣的。直到2019年美國宇航局噴氣動力實驗室JPL的行星科學家洛普斯及其同事們繪制完成了首幅土衛六的全球地質圖。

這幅地質圖向我們展示了泰坦星的表面概況，比如平原是土衛六上最主要的地貌，占了土衛六表面積的65%;沙丘和山地丘陵則分別占了17%和14%;湖海和溝網都只占了1.5%;可確認的撞擊坑數目少的驚人，只占了總面積的0.4%，說明土衛六表面相當年輕活躍，所以才會抹去了大部分撞擊坑。同時，土衛六的這些地質單元表現出了很強的緯度分布。盡管這些發現略顯單薄，但依然給了科學家們許多推測土衛六地質活動和地質歷史的線索。

揭開泰坦表面的重重面紗，科學家們發現泰坦是目前已知的唯一一個表面有著液態甲烷的湖和海的星球。它有著甲烷的循環，甚至會下甲烷雨。通過美國宇航局卡西尼號宇宙飛船傳回來的圖片來看，泰坦表面的液態湖泊反射著陽光，這樣的景象在太陽系中除了地球，僅此一家。卡西尼的測量還顯示，泰坦冰蓋下有一片液態海洋，而且可能是覆蓋泰坦全球的，科學家們認為這里具備適合生命生存的條件。這些發現無疑讓泰坦成為了最有可能孕育生命的“大熱”星球。

如果泰坦星上真的存在生命，它們會是什么樣的？

科學家設想的泰坦星細胞膜

美國康奈爾大學的化學工程師和天文學家們聯手研究出了一套模擬泰坦生物模板，基于泰坦表面大量的液態甲烷，他們認為泰坦上或許擁有以甲烷為基礎、無需氧元素的細胞，能夠新陳代謝，復制繁衍，做任何地球上的生命能夠做到的事情。

而我們都知道對生物細胞來說，細胞膜必不可少。它們像盡職盡責的衛士，將不需要的物質拒之門外，又能做到允許營養物質進入;幫助細胞排出廢物的同時，也保護了細胞內部的完整性。可以說，具備這樣的膜結構是生物進化的大前提，它使得生物有機會產生更復雜的內在結構，并得以進化為高級生命體。

在地球上，水被認為是細胞膜賴以生存的必要前提。但如果細胞膜的存在不基于水，而是依賴甲烷，是否可行呢？

科學家們將他們理論上建立的細胞膜稱為氮質體，由于泰坦上沒有發現游離氧，他們認為這些氮質體是由已知存在于泰坦低溫海洋中的氮、碳和氫分子構成，但它們的穩定性和柔軟性應該與地球上的脂質體類似。那氮質體是由哪種物質組成的呢？基于此科學家們采用了一種分子動力學方法來篩選候選化合物，看是否有合適的物質足以用于自組裝成類似膜的結構。

很快他們發現，丙烯腈展現出了優良的穩定性和柔軟性，用作氮質體最具潛質。丙烯腈是一種無色、有毒的液態有機化合物，在地球上被用于制造丙烯酸光纖、樹脂和熱塑性塑料。最重要的是這種化合物就存在于泰坦的大氣之中，含量非常豐富。

此外，科學家們探究了這種氮質體的結構模式，丙烯腈能夠形成一個穩定的膜結構，從而分離膜內外環境，實現物質的交互。這意味著，泰坦上極有可能存在類似生物細胞的結構！

但很可惜，科學家們在使用計算機建模來模擬用丙烯腈作為膜的組裝過程時發現，在泰坦的同樣環境下，這種膜根本無法完成自組裝。也就是說，泰坦星上自行孕育生物細胞的可能性還是不存在的。

研究進行到這里，很多人都感到非常失望，明明發現了一顆與我們地球如此相像的星球，卻始終無法證明它有和我們一樣孕育生命的能力。

讓核動力無人機去泰坦

有科學家指出，鑒于泰坦上的溫度極低，生物大分子在其上將是不可移動的。泰坦上如果真的存在生命，那它們將需要依靠較小分子的緩慢擴散來完成移動。但是，任何膜都會阻止這種程度擴散，因此他們認為泰坦上的潛在生命可能根本不需要膜。

當然這種理論很快被其他科學家駁斥了，大多數科學家還是堅持膜的存在對于維持細胞內部與外部之間的平衡至關重要，沒有它，就無法阻止對生命有利的有機分子向環境流失，也無法保護內在物質或與外在物質作交換。畢竟無論是在泰坦還是在其他任何地方，生命都需要維持最小的生命單元即細胞的完整性，而只有這種結構才能支撐生物進化為更復雜的生命體。

盡管目前對泰坦生命的探索令不少人感到遺憾，但科學家們并沒有因此放棄。他們認為泰坦上可能存在任何形式的生命，甚至可能生活在非常極端的環境中，超乎我們的想象。

美國宇航局宣布了一項名為“蜻蜓”的新任務，“蜻蜓”是一種核動力無人機，計劃于2026年發射，預計將在2034年到達泰坦。在兩年的計劃任務中，“蜻蜓”會穿越相當于整個美國加州的距離，每16個地球日（或一個泰坦日）移動到另一個的地方，同時收集數據。蜻蜓團隊成員說，這有可能是我們一生中最大膽，最具變革性的太空任務之一，我們將去往這個美麗星球尋找生命。

泰坦上真的會有生命嗎？那里的生命會是什么結構？讓我們拭目以待，等“蜻蜓”帶我們一起去探尋吧！