生物氨基酸可以在木卫二和土卫二的近地表冰层中存活

木卫二和土卫二是寻找太阳系外星生命证据的关键目标。然而，这些没有空气的冰卫星的表面和浅层地下不断受到电离辐射的轰击，这可能会降低化学生物特征。因此，在未来对木卫二和土卫二的生命探测任务中对冰面进行采样需要清楚地了解未改变的有机生物分子可能存在的必要冰层深度。美国宇航局和宾夕法尼亚州立大学的一组科学家进行了实验，将冰中单个生物和非生物氨基酸暴露在伽马射线下，以模拟这些冰世界的条件。

宇航局戈达德太空飞行中心的研究员亚历山大·巴甫洛夫博士说：“根据我们的实验，木卫二上氨基酸的‘安全’采样深度约为 20 厘米(8 英寸)，位于后半球(与木卫二绕木星运动方向相反的半球)的高纬度地区，这些地区的表面没有受到陨石撞击的太大干扰。”

“探测土卫二上的氨基酸不需要进行地下采样——这些分子将在土卫二表面距离表面不到几毫米(十分之一英寸)的任何位置发生辐解(被辐射分解)。”

巴甫洛夫博士和他的同事在辐解实验中使用氨基酸作为冰卫星上生物分子的可能代表。

氨基酸可以由生命或非生物化学产生。

然而，在木卫二或土卫二上发现某些类型的氨基酸可能是生命的潜在迹象，因为它们被陆地生命用作构建蛋白质的组成部分。

蛋白质对于生命至关重要，因为它们可用于制造加速或调节化学反应的酶以及构成结构。

地下海洋中的氨基酸和其他化合物可以通过间歇泉活动或冰壳的缓慢搅动被带到地表。

为了评估氨基酸在这些星球上的存活能力，研究人员将氨基酸样本与冷却至约零下 196 摄氏度(零下 321 华氏度)的冰混合，放入密封的、无空气的小瓶中，然后用不同剂量的伽马射线(一种高能光)轰击它们。

由于海洋中可能存在微生物，他们还测试了冰中死细菌中氨基酸的存活率。

最后，他们测试了与硅酸盐尘埃混合的冰中的氨基酸样本，以考虑陨石或内部物质与表面冰的潜在混合。

该实验提供了确定氨基酸分解速率(称为辐射分解常数)的关键数据。

利用这些，科学家利用木卫二和土卫二的冰面年龄和辐射环境来计算钻探深度和10%的氨基酸能够在辐射破坏中幸存下来的位置。

尽管以前也进行过测试氨基酸在冰中存活的实验，但这是首次使用较低辐射剂量、不会完全分解氨基酸的实验，因为仅仅改变或降解它们就足以让人无法确定它们是否是潜在的生命迹象。

这也是首次利用木卫二/土卫二条件评估这些化合物在微生物中存活的实验，也是首次测试氨基酸与尘埃混合存活的实验。

科学家发现，氨基酸与灰尘混合时降解得更快，但来自微生物的氨基酸降解得更慢。

帕夫洛夫博士说：“在类似木卫二和土卫二的表面条件下，生物样本中氨基酸的破坏速度很慢，这为未来木卫二和土卫二着陆器任务进行生命探测测量提供了依据。”

“我们的研究结果表明，在木卫二和土卫二富含二氧化硅的区域中，潜在的有机生物分子的降解速度比在纯冰中更高，因此，未来对木卫二和土卫二的探测任务应谨慎地对这两颗冰卫星上富含二氧化硅的位置进行采样。”

“氨基酸在细菌中存活时间更长的一个潜在解释涉及电离辐射改变分子的方式——直接通过破坏分子的化学键或间接通过在附近产生活性化合物，然后改变或分解感兴趣的分子。”

“细菌细胞物质可能保护氨基酸免受辐射产生的活性化合物的侵害。”

该团队的论文发表在《天体生物学》杂志上。