土星在尋找太陽系生命的過程中，土衛二的海洋衛星越來越受到人們的關注。
我們對土衛二及其冰雪覆蓋的海洋的了解大部分來自於卡西尼號任務。卡西尼號於 2017 年結束了對土星系統的探索，但科學家仍在研究其數據。
基於卡西尼號資料的新研究強化了土衛二擁有生命所需化學物質的觀點。
在執行任務期間，卡西尼號發現了土衛二冰殼中噴出的間歇泉狀水柱。 2008年，卡西尼號進行了一次近距離飛越，並用其宇宙塵埃分析儀（CDA）分析了羽流。
CDA 顯示羽流中的水含有令人驚訝的揮發物混合物，包括二氧化碳、水蒸氣和一氧化碳。它還發現了微量的分子氮、簡單的碳氫化合物和複雜的有機化學物質。
但卡西尼號的數據仍在分析中，即使在它完成任務並被送入土星大氣層毀滅六年後也是如此。一篇新論文的標題是“土衛二元素組成的觀測與理論生態系的廣義模式一致” 提出了一些新的發現。主要作者是聖達菲研究所的博士後 Daniel Muratore。
這項工作的重點是在土衛二海洋中發現氨和無機磷。研究人員利用生態和代謝理論和模型來了解這些化學物質如何使土衛二適合生命。
作者解釋說：“除了推測支持生態系統的生物活性化合物的閾值濃度之外，代謝和生態理論還可以提供強大的解釋鏡頭來評估地外環境是否與生命生態系統相容。”
生態理論的一個重要組成部分是雷德菲爾德比率。它以美國海洋學家阿爾弗雷德雷德菲爾德的名字命名。 1934 年，雷德菲爾德發表的結果表明，整個海洋生物量的碳、氮、磷 (C:N:P) 比例非常一致，為 106:16:1。其他研究人員發現，該比率會根據區域和存在的浮游植物種類而略有變化。最近的研究將這一比例細化為 166:22:1。
確切的數字不一定是關鍵點。雷德菲爾德的結論是至關重要的部分。雷德菲爾德比率顯示了深海生物的化學成分與海洋本身的顯著統一。他提出，海水和浮游生物營養物質之間存在基於生物回饋的平衡。他描述了營養物質和簡單生活的化學框架。
雷德菲爾德在結論中說：“無論解釋如何，海洋中生物可利用的氮和磷的數量與浮游生物利用它們的比例之間的對應關係是最令人感興趣的現象。”他的論文。
那麼，土衛二海洋中氨和磷的發現與雷德菲爾德比和土衛二的生物潛力有何關係？
雷德菲爾德比率在地球上的生命之樹中廣泛存在。這篇新論文的作者寫道：「由於這種看似普遍存在的現象，雷德菲爾德比率被認為是天體生物學生命探測的目標特徵，特別是在木衛二和土衛二等海洋世界上。
當談到生命時，我們必須依靠地球。因此，利用地球上生命化學的基本面向作為鏡頭來檢查其他潛在的生命維持世界是明智的。
對卡西尼號土衛二羽流數據的分析表明，海洋中無機磷酸鹽含量很高。基於卡西尼號發現的其他地球化學模擬也顯示了同樣的情況。
作者解釋道：“這些關於磷的報告是繼先前從土衛二羽流中識別出許多陸地生命元素成分（C、N、H、O）的工作之後進行的。”
更多的分析表明，海洋含有許多生物體中常見的化學物質，如胺基酸前體、銨和碳氫化合物。
因此，土衛二的海洋具有豐富的化學成分，許多化學物質反映了生命的化學組成。特別是，有一個新興的假設土衛二可以支持產甲烷作用。
地球的古細菌它們在地球上各種不同的環境條件下進行產甲烷作用，並且已經這樣做了超過三十億年，證明了它們的生存能力。生化模型表明，地球的產甲烷菌與土衛二的海洋是相容的。
研究人員為土衛二上的產甲烷菌開發了一種新的、更詳細的模型，看看它們是否能在那裡生存和繁殖。他們的模型嚴重依賴雷德菲爾德比率。他們發現，儘管月球海洋中磷的含量很高，但整體比例「可能僅限於類地細胞」。
「這些營養物質的高庫存可能與由於生物圈較小或代謝緩慢、生命起源最近的生物圈或其他可能導致不平衡的原因而導致的不完全減少相一致。
那麼土衛二上存在生命的前景又如何呢？
我們還處於生物特徵科學的起步階段。我們可以辨識單一化學物質，但從這麼遠的距離，我們無法準確測量土衛二的整體化學成分。包括本文在內的較新的生物特徵研究旨在確定生物過程如何以明顯的方式重組化學元素。透過像雷德菲爾德一樣觀察整個生態系統，科學家可能會發現更明確的新生物特徵。
如果我們能做到這一點，我們可能會發現非地球生命形式以完全不同的方式重組化學物質。
這項研究是一項新努力的一部分，旨在檢測更多的個體化學生物特徵，其中一些可能是誤報。例如，甲烷可以是一種生物特徵，但也可以透過非生物方式產生。還有其他的，像是最近發現的磷化氫金星。
下一步是了解整個生態系統。有許多令人眼花撩亂的因素需要考慮。細胞大小、養分利用率、輻射、鹽度、溫度。不斷地。但要了解土衛二、木衛二或其他地方的整體化學環境，我們需要更詳細的數據。
幸運的是，儀器科學不斷進步，即將到來的木衛二任務將開始描繪出更全面的圖像。作者表示，下一步需要更豐富的數據和更通用的方法。
他們寫道：“我們建議進一步進行天體生物學研究的兩個優先事項，以更好地理解這些結論的含義。” “首先，我們響應先前天體生物學文獻中的呼籲，探索更普遍的新陳代謝和生理學概念。”
他們也認為，以生物化學的形式尋找與陸地生命的直接相似之處可能不是在土衛二上尋找生命的最佳策略。
「其次，我們建議擴大地球模擬環境的範圍，以包括那些具有與土衛二相似的極端資源供應比率的環境，」他們解釋道。
正如這項研究清楚表明的那樣，我們對宜居性的理解不斷加深。很可能不會出現讓我們突然明白的啟示性時刻。
大自然創造了多種多樣的世界，每個世界都有自己的化學成分。雖然使用雷德菲爾德比率等工具作為鏡頭是觀察這些世界的獨特榮耀的一種方式，但我們無法獲得狹隘的視野。
雖然我們對其他星球上生命的大部分想像都是幻想和不可能的，但生命在土衛二上可能會找到另一種方式。生命可能以不同的方式存在於化學環境中並重組化學環境。
