需要什么样的遥感观察甲烷生物在泰坦上吗?

Question

灵感来自克里斯·麦凯在液态甲烷的可能性甲烷生物泰坦的表面。摘要π的发现,食用乙炔、乙烷、和其他有机固体为细菌生活将产生足够的能量。他们假设,因为卡西尼-惠更斯号探测器检测乙炔的损耗,在泰坦表面的乙烷和氢,存活的细菌可以这个异常是一个可能的因果关系。

很明显,有一些幻想,但它是有趣的。

我的问题是,怎么可能一个科学家伪造这个假设?寻找生物标志物是什么有用吗?什么样的传感器会追踪这些生物标记?

Answer 1

_{注意:当我发现写完这个答案,这个问题堆栈空间交换密切相江南电子竞技平台关called2voyage的回答使用相同的一些早期的点,我做,因为它探讨你引用的论文。}

值得注意的是,麦凯和史密斯纯粹是理论的结果,《华尔街日报》,他们的论文最初收到的确切的一天惠更斯探测器到达泰坦:2005年1月14日。4月的论文修改,但航天器的数据似乎没有发表之前的日期。换句话说,作者不知道卡西会发现土卫六。实证结果证实了他们的计算;你所说的“异常”尚未被观察到。

同年晚些时候,Niemann et al。发表的结果气相色谱质谱仪(GCMS)。同意的预测结果与甲烷生物泰坦会是什么样子。具体来说,麦凯和史密斯表示,会有三个主要的可观测的影响:

• 没有乙炔(C₂H₂)表面上
• 非常低水平的乙烷(C₂H₆),而预期的数量光解。光解土卫六一直研究等,Romanzin et al。(2005)级别的,包括图表乙烷(乙炔)在不同的海拔。
• “水槽”的氢分子表面,导致非零浓度每改变海拔Niemann等人发现,只有微量的乙炔、乙烷的低水平。他们提供这个模型的描述(更好的总结这个演讲和Niemann et al。(1999));我给一个快速概述。

大气中的气体进入气体采样系统,首先通过一个移动气体色析法(载气氢,选择存储效率),使用毛细管柱分离气体。气体然后通过离子源,利用所谓的电子碰撞电离,包括电子束25电动车或75 eV。四极开关镜头可以偏转光束通过质量过滤器;电子倍增器加强低质量的检测机制。

这个模型还发现略低水平的H₂表面上比更高的大气中;然而,这种差异是范围内的不确定性,所以不是决定性的。也就是说,离子与中性粒子质谱仪(立即通知)上卡西尼号飞行器是观察一个梯度的H₂混合比例。Strobel (2010)从这个解释的梯度支持麦凯的产甲烷的预测和史密斯。立即通知,如全球大气环流模型,使用一种离子源,然后指导四极质谱仪的离子;这两个工具是截然不同,但他们仍然非常相似,所以我忽略一个描述。可以找到一个好的概述在这里。

预测包含在本文引用包含三个预测,所有已验证。确实,他们可以解释通过非生物现象,正如作者指出。然而,卡西结果意味着为了最终证明甲烷生物不存在土卫六,其他预测需要伪造的。

一个预测涉及到一个azotosome,一个假设的模拟细胞膜组成的丙烯腈(由史蒂文森et al。(2015))。它被认为是最好的希望建设的细胞在一个基于甲烷和乙烷的世界里,像泰坦。假设azotosomes——史蒂文森等人考虑的稳定性进行了100多年——一个屏障对泰坦将这种类型的甲烷生物缺乏大气丙烯腈。然而,立即通知确认丙烯腈(见以前的检测尼克松et al。(2010))。也就是说,需要足够高的浓度为生命成为可能。更详细的表面质谱法,包括液体样本,可以回答这个问题。

另一个潜在的证据,麦凯和史密斯提到通过碳同位素的水平是不同的。舒尔茨-马库奇和Grinspoon (2005)¹²C /¹³C比率95.6发现立即通知,将造成生命形式处理碳基化合物,但是Atreya et al。(2006)指出,这仅仅是在高层大气中;低比率(82.3,这不是大大低但仍然过低)被发现在低层大气中。这似乎是另一个打击甲烷生物。

最后,正如麦凯中写道在2010年的一篇文章有非生物解释氢分子的差异:

• 的卡西测量是不正确的。
• H2粒子是大气中身体蹲下。
• 有一个中介加氢反应催化剂。麦凯写道,(指催化剂的存在操作在95 k低温)

  那将是非常有趣和令人吃惊的发现虽然不是惊人的生命的存在。

总之,有相当多的不同的因素可以影响甲烷生物是否能在土卫六上存在:

• 缺乏乙炔表明甲烷生物的存在。
• 乙烷含量低也可能是一致的。
• 氢分子的垂直梯度表示“下沉”,可能的生物。
• 足够高的丙烯腈浓度的存在表明基于azotosomes生活是可能的。
• 高碳同位素比率可以积极的甲烷生物指标。

卡西覆盖所有这些在某种程度上使用气相色谱质谱仪离子和中性的质谱仪。后续测量证实这些结果,可能使用质谱分析,将进一步揭示甲烷生物的可能性,而新工具用来检测麦凯的替代假设的催化剂可能表明没有必要解释卡西测量。