人民日報歐洲網編譯報道，科學界的普遍共識是，在地球之外尋找外星生命證據的最佳地點是火星。但是，它絕不是唯一的地方。除了被指定為“潛在宜居”的太陽系外行星之外，太陽系中還有許多候選星球。它們包括許多冰冷的衛星，這些衛星同樣被認為其內部海洋也可能孕育生命，其中之一就是土星最大的衛星土衛六泰坦（Titan）。
一段時間以來，科學家一直懷疑，它的大氣層與地表之間正在發生各種有機化學反應。對土衛六大氣層的研究可能會為地球生命演化的早期階段提供重要線索。得益於技術巨頭IBM領導的新研究，研究人員正在設法在地球實驗室裡重現Titan上的大氣條件。
這一研究成果在題為“以原子尺度成像泰坦的有機大氣層”的論文中進行了闡述，該論文發表在了2月12日的《天體物理學雜誌快報》上。該研究團隊由Fabian Schulz博士和Julien Maillard博士領導，其中包括IBM研究中心、蘇黎世大學、巴黎薩克萊大學、魯昂大學聖艾涅南大學和弗裡茨·哈伯馬克斯大學的許多研究員。
我們今天對泰坦的瞭解大部分歸功於卡西尼號飛船，該飛船於2004年至2017年在土星軌道上執行，並透過墜入土星的大氣層而完成了其使命。在這段時間裡，卡西尼號對泰坦的大氣層進行了許多直接測量，揭示了令人驚訝的類似於地球的環境。從根本上講，土衛六是太陽系中除地球外唯一具有稠密氮氣和發生有機過程的星體。
特別有趣的是，科學家們相信，大約在28億年前，地球的大氣層可能與目前的泰坦大氣層十分相似。這與Mesoarchean時代相吻合，在那個時期，光合作用的藍細菌創造了第一個珊瑚礁系統，並緩慢地將地球上的二氧化碳轉化為氧氣（最終導致了目前氮和氧的平衡）。
人們認為，泰坦的表面有線索，可以幫我們瞭解太陽系中生命如何出現的，但要清楚地弄清其大氣成分仍是一個問題。這與土衛六的大氣組成有關，大氣中瀰漫著濃密的光化學霧，使光散射。正如Leo Gross和Nathalie Carrasco（該研究的合著者）在最近發表在IBM Research Blog上的文章中所解釋到：“Titan的大氣層由奈米顆粒組成，這些奈米顆粒含有各種各樣的由碳、氫和氮組成的大而複雜的有機分子。當（紫外線和宇宙）輻射撞擊甲烷、氮和其他氣體的混合物時，這些分子以一系列化學反應的形式形成泰坦目前的大氣。”
科學家對土衛六大氣的形成過程仍然知之甚少，其中包括構成這種煙霧類大分子的確切化學結構。幾十年來，天體化學家一直在用稱為索林（Tholins）的有機分子進行實驗室實驗，該詞源於希臘語“ muddy”（或“ hazy”）
索林是指暴露於太陽紫外線或宇宙射線時形成的多種有機含碳化合物。這些分子在太陽系外圍很常見，通常會在冰體中發現，該冰體的表層含有暴露於輻射的甲烷冰。它們的存在可以透過表面呈紅潤的表面或類似棕褐色的汙漬來確認。
為了進一步研究，由舒爾茨（Schulz）和美拉德（Maillard）領導的小組進行了一項實驗，他們在實驗室環境中模擬出了大氣層各個階段的索林。正如Gross和Carrasco解釋的那樣：“我們將甲烷和氮氣的混合物注入不鏽鋼容器中，然後透過放電觸發化學反應，從而模擬了泰坦的大氣條件。然後，我們在蘇黎世的實驗室分析了100多個組成泰坦索林的分子，然後藉助我們自制的低溫原子力顯微鏡，可以獲得大約十幾個原子解析度的影象。”
透過解析不同大小的分子，研究小組獲得了這些霾分子生長的不同階段以及其化學組成。從本質上講，他們觀察到了泰坦大氣形成和積累的主要成分，從而產生了泰坦著名的朦朧效果。
“這是我們第一次看到合成化合物的分子結構，類似於那些被認為導致泰坦大氣層呈橙色霧狀的化合物。該應用程式現在提供了一種令人興奮的新工具，可用於對天體生物材料進行樣品分析，包括隕石和行星取樣的樣品本身。”
更重要的是，他們的研究結果也可能揭示了土衛六神秘的基於甲烷的水文迴圈。在地球上，此迴圈由水在氣態（水蒸氣）和液態（雨水和地表水）之間轉換組成。在土衛六上，甲烷與甲烷發生了相同的迴圈，液態甲烷從大氣中的甲烷氣體轉變而來，並隨著甲烷雨而落下，形成了土衛六著名的碳氫化合物液態湖。
在這種情況下，研究小組的結果可以揭示化學煙霧在土衛六甲烷迴圈中的作用，包括這些奈米粒子是否可以漂浮在甲烷湖上。此外，這些發現也可以揭示數十億年前類似的大氣氣溶膠是否有助於地球上生命的出現。
格羅斯和卡拉斯科說：“我們現在已知的分子結構是紫外線的良好吸收劑，反過來，這意味著霧霾可能起到了遮蔽作用，可以保護地球早期表面上的DNA分子免受有害輻射的侵害。”
如果這個理論是正確的，研究小組的發現不僅可以幫助科學家瞭解地球上出現生命的條件，還可以指出泰坦上可能存在生命。這顆神秘衛星的這一本質是科學家在1980年代初期首次意識到的，當時旅行者1號和2號太空探測器都飛過了土星系統。
美國宇航局計劃到2030年代向泰坦派遣一種名為“蜻蜓”的機器人旋翼機，以探索其表面和大氣層並尋找可能的生命跡象。