土衛(wèi)六上可能形成原細胞

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翻譯：賀玉影

校對：牧夫校對組

編排：胡暖暖

后臺：朱宸宇

https://phys.org/news/2025-07-path-protocells-saturn-moon-titan.html

土衛(wèi)六上的碳氫化合物湖和甲烷雨云。圖源：Jenny McElligott / eMITS

美國航天局的研究表明，類似細胞的結(jié)構(gòu)——囊泡——可能在土衛(wèi)六的湖中自然形成。

*囊泡（vesicle）又稱小泡，在細胞生物學(xué)中指一類細胞內(nèi)體積相對較小，有特殊內(nèi)含物的封閉囊狀構(gòu)造，其外圍由至少一層的脂質(zhì)雙層分子膜（單位膜）包圍而成，用來存放、消化、轉(zhuǎn)運物質(zhì)（例如細胞產(chǎn)物或廢物）。

土衛(wèi)六是除地球之外唯一的已知地表存在液體的天體。不過，土衛(wèi)六的湖和海中并非充盈著水，而是乙烷和甲烷等液態(tài)烴類。

就我們目前的了解，在地球上，液態(tài)水對生命的起源至關(guān)重要。許多天體生物學(xué)家猜測，土衛(wèi)六的這些液體是否也能提供一個環(huán)境，用于生命所需分子的形成——無論是我們已知的生命形式，還是未知的其他形式。

這一新研究成果發(fā)表在《國際天體生物學(xué)雜志》，基于我們目前對土衛(wèi)六的大氣和化學(xué)的了解，簡述了土衛(wèi)六可能自發(fā)形成穩(wěn)定囊泡的過程。這種結(jié)構(gòu)的形成是構(gòu)建活細胞或原細胞（protocells）前身的重要步驟。

這一過程涉及一種叫做兩親分子（amphiphiles）的分子，在合適的條件下它們可以自我組織形成囊泡。在地球上，這類分子具有兩個部分：一頭疏水（怕水），另一頭親水（喜水）。當它們處于水中時，這類分子會成組聚集、形成類似肥皂泡的球體，親水的部分朝外、與水相接觸，以此“保護”球體內(nèi)部疏水的部分。在合適的條件下，可以形成類似細胞的雙層球體，其雙層的膜當中裹著一小包水。

但是在考慮土衛(wèi)六上囊泡的形成時，研究人員必須考慮一個與原始地球截然不同的環(huán)境。

土衛(wèi)六是土星最大的衛(wèi)星，也是太陽系中第二大的衛(wèi)星。它還是太陽系唯一一顆擁有厚實的大氣層的衛(wèi)星。

土衛(wèi)六那朦朧的金色大氣層讓它在人類歷史上的大部分時間里都被籠罩在神秘之中。不過，當2004年美國航天局的卡西尼號飛船抵達土星后，我們對土衛(wèi)六的認識永遠地改變了。

因為卡西尼號，我們現(xiàn)在知道土衛(wèi)六擁有復(fù)雜的氣象循環(huán)，至今仍積極地影響著它的表面。土衛(wèi)六的大氣主要由氮組成，但也含有大量甲烷。這些甲烷形成云和降雨，降落到表面，造成侵蝕并形成河道，填滿湖泊和海洋。然后，這些液體在陽光下蒸發(fā)，再次形成云層。

這一大氣活動也使得復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)得以發(fā)生。來自太陽的能量分解了甲烷這樣的分子，它們的碎片重新組合成了復(fù)雜的有機分子。許多天體生物學(xué)家認為，這一化學(xué)反應(yīng)可以告訴我們生命起源所需的分子是如何在早期地球上形成和進化的。

這項新研究通過重點研究雨滴飛濺到海面上的水滴，探討了在土衛(wèi)六碳氫化合物湖泊和海洋冰凍的條件下如何形成囊泡。在土衛(wèi)六上，飛濺的水滴和海洋表面都可能被數(shù)層兩親分子包裹。如果水滴落在池塘表面，兩層兩親分子就會相遇，形成雙層的囊泡，將原本那滴水包起來。隨著時間的推移，許多這樣的囊泡會散布在整個池塘中，并在進化過程中相互影響和競爭，最終形成原始的原細胞。

如果這一理論為真，它將增加我們對形成生命的條件的理解。

美國航天局戈達德航天中心（位于美國馬里蘭州格林貝爾特）的康納·尼克松解釋道：“土衛(wèi)六上囊泡的存在將提高土衛(wèi)六環(huán)境的秩序和復(fù)雜性，而秩序和復(fù)雜性是生命起源的必要條件。我們對這些新想法感到興奮，因為它們可以開辟土衛(wèi)六研究的新方向，并可能改變我們未來在土衛(wèi)六上尋找生命的方式。”

美國航天局首次飛往土衛(wèi)六的任務(wù)是即將執(zhí)行的 “蜻蜓 ”號旋翼飛行器，它將探索土衛(wèi)六的表面。雖然土衛(wèi)六的湖泊和海洋不是 “蜻蜓 ”號的目的地（而且它也不會攜帶探測此類囊泡所需的光散射儀器），但它將點到點地飛行、研究土衛(wèi)六的表面成分，進行大氣和地球物理測量，并確定土衛(wèi)六環(huán)境的可居住性特征。

責任編輯：郭皓存

牧夫新媒體編輯部

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2022年11月4日，韋布空間望遠鏡近紅外相機（NIRCam）拍攝了土星六，這是土衛(wèi)六第一張韋布圖像。

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