随着天体物理学技术和研究的不断进步，有一个问题仍然存在:宇宙中的其他地方是否存在生命?仅银河系就有数千亿个天体，但科学家们经常在他们正在进行的搜索中寻找三个关键元素:水、能量和有机物质。有证据表明，土星冰冷的卫星土卫二是一个“海洋世界”，包含了这三种物质，使其成为寻找生命的首要目标。
在其20年的任务中，美国宇航局的卡西尼号宇宙飞船发现，土卫二表面以大约每小时800英里(400米/秒)的速度喷出冰羽。这些羽流为收集样本和研究土卫二海洋的组成及其潜在的可居住性提供了绝佳的机会。然而，到目前为止，人们还不知道羽流的速度是否会破坏冰粒中含有的有机化合物，从而降解样品。
现在，来自加州大学圣地亚哥分校的研究人员已经提供了明确的实验室证据，证明在这些冰羽中运输的氨基酸可以在高达4.2公里/秒的撞击速度下存活下来，这支持了航天器在采样期间对它们的检测。他们的发现发表在《美国国家科学院院刊》上。
从2012年开始，加州大学圣地亚哥分校的化学和生物化学杰出教授Robert Continetti和他的同事定制了一个独特的气溶胶撞击光谱仪，旨在研究高速下单个气溶胶和粒子的碰撞动力学。虽然不是专门为研究冰粒撞击而建造的，但事实证明，它正是研究冰粒撞击的合适机器。
“这个装置是世界上唯一一个可以选择单个粒子并将它们加速或减速到选定的最终速度的装置，”Continetti说。“从几微米的直径到数百纳米的直径，在各种材料中，我们能够检查颗粒的行为，例如它们如何散射或它们的结构在撞击时如何变化。”
2024年，美国宇航局将发射木卫二快船，它将前往木星。木卫二是木星最大的卫星之一，也是一个海洋世界，与土卫二有着相似的冰成分。“快船”号或未来任何前往土星的探测器都有希望能够在冰粒中识别出一系列特定的分子，这些分子可能会指向这些卫星的地下海洋中是否存在生命，但这些分子需要在它们从卫星上迅速喷出并被探测器收集的过程中存活下来。
虽然已经有人研究过冰粒中某些分子的结构，但Continetti的团队是第一个测量单个冰粒撞击表面时会发生什么的人。
为了进行实验，冰粒是用电喷雾电离产生的，在电喷雾电离中，水被推过高压下的针，产生电荷，将水分解成越来越小的水滴。然后将液滴注入真空中，在真空中凝固。
研究小组测量了它们的质量和电荷，然后用图像电荷探测器观察它们飞过光谱仪时的情况。实验的一个关键因素是安装一个微通道板离子探测器，以准确地将撞击时刻精确到纳秒。
结果表明，氨基酸——通常被称为生命的基石——可以在4.2 km/s的撞击速度下以有限的碎片被检测到。
Continetti说:“为了了解太阳系中可能存在什么样的生命，你想知道在取样的冰粒中没有太多的分子碎片，这样你就可以得到使它成为独立生命形式的指纹。”“我们的研究表明，土卫二的冰羽是可能的。”
Continetti的研究也为化学本身提出了有趣的问题，包括盐是如何影响某些氨基酸的可检测性的。据信，土卫二上有广阔的咸水海洋，比地球上的海洋还要多。因为盐改变了水作为溶剂的性质以及不同分子的溶解度，这可能意味着一些分子聚集在冰粒表面，使它们更容易被探测到。
Continetti说:“这对于探测太阳系其他地方的生命，而不去这些海洋世界卫星表面的任务是非常令人兴奋的，但我们的工作超越了冰粒中的生物特征。”“这对基础化学也有影响。我们很高兴能够追随哈罗德·尤里和斯坦利·米勒的脚步，他们是加州大学圣地亚哥分校的创始教师，研究冰粒撞击激活的化学反应形成生命的基本组成部分。”
