土衛二南極附近，水冰和水蒸氣構成的羽狀物從多出地方噴出。照片由“卡西尼-惠更斯號”拍攝。圖自：NASA/JPL/太空科學研究所
我們或許能在太空中找到微生物?？墒侨绻娴恼业搅耍覀冊撛趺磁袛嗨鼈兪鞘裁矗蛘咚鼈兪欠襁€存活呢？
本月《天體生物學》（Astrobiology）發布了一份特刊，主題是在寒冰星球土衛二上尋找生命的痕跡，其中有一篇由加利福尼亞理工學院的杰伊·納多（Jay Nadeau）和她的同事們共同完成的論文。論文提出證據，認為數字全息顯微術——一項通過激光記錄3D影像的技術——或許是我們尋找外星微生物的最佳方法。
自上世紀70年代末NASA的“海盜號”項目之后，就再也沒有探測器明確搜尋過外星生命——這里指的是活體生物。相反，搜尋的重點一直是水的存在。土衛二有很多水——一大片海洋的水，就藏在覆蓋著整顆衛星的冰層之下。但是即便那里真的有以某種微生物形式存在的生命，科學家們也難以從7.9億英里外的地球確認該微生物的存在。
“要區分一個微生物和一粒塵土比你想的要困難得多，”工程及應用科學學院醫學工程和航空航天研究教授納多說道，“你要區分物質的隨機運動——即布朗運動，和生物的自主運動之間的區別?！?span style="display:none">h3b大嘉購plus代理招商,刷臉支付,注冊邀請碼,手機POS
土衛二是土星的第六大衛星，質量比地球小10萬倍。因此，它的逃逸速度——衛星上物體要逃離衛星表面所需的最小速度——只有239米/秒。與地球略超1.1公里/秒的逃逸速度相比簡直不值一提。
不過土衛二極低的逃逸速度使其能產生一種不同尋常的現象：大量的間歇泉通過該衛星表面冰層的一條條裂縫，規律地將水蒸氣噴向太空。2005年，當土星探測器“卡西尼號”飛掠土衛二時，它發現在該衛星的南極地區，有水蒸氣構成的羽狀物將細小的冰粒以將近每小時2000公里的的速度噴射到距離衛星表面大約500公里的高度。科學家們計算，每道羽狀物每秒大約會噴射出250千克的水蒸氣。從首次發現之后，已經有超過100個間歇泉相繼被發現。有觀點認為，這些水補充了土星透明的E環，否則這一環很快就會消失。最近，NASA還在一項聲明中將土衛二描述為，它到目前為止所找尋到的最接近地球的擁有宜居必要元素的“海洋世界”。
納多稱，噴射到太空中的水為我們提供了一個絕佳的機會。在外星降落難度大成本也高，所以一項更方便廉價的選擇便是將探測器送往土衛二，使其穿過這些噴泉，采集可能含有微生物的水樣本。
假設真的有探測器打算這么做，像納多這樣研究在極端環境下生存的微生物的工程師們又會面臨許多新的問題。水蒸氣噴出后微生物還能存活嗎？如果還活著，探測器怎么才能在采集樣本的時候不危及這些微生物？如果采到了樣本，我們又怎么確定它們是活生生的細胞呢？
在水樣本中尋找微生物的困難之處，就在于我們難以識別它們是不是生命。“最困難的地方在于，細菌并沒有多少細胞特征，”納多說道。細菌通常都是水滴形的，而且很小——直徑比一根頭發絲還小。“有時候，我們很難將它們和灰塵區分開來?！?span style="display:none">h3b大嘉購plus代理招商,刷臉支付,注冊邀請碼,手機POS
許多用來證明微小顆粒其實是微生物的方法，都要求研究者找到其身體結構，或研究其特定的化學成分。納多表示，雖然這些方法很常用，但它們都要求直接對潛在的微生物進行觀察。
“觀察身體結構和化學成分是很有用的方法，但我認為，我們必須后退一步，去尋找更加普遍的生命特征，例如運動。即，如果你看到一個大腸桿菌，你知道它是活的，它不是一顆沙粒，因為它會動，”納多說道。在早前的一項研究里她就提出，運動是一種尋找外星生命的可能的生物特征。這是一種強大的方法，而且不依賴化學分析。我們還可以通過給這些微生物“喂”電子來使其變得更加活躍，從而激發或增強它們的運動。
為了研究土衛二的羽狀物里可能存在的微生物的運動，納多提出，我們可以使用一種名為數字全息顯微術的方法。這種方法已經經過特殊改良以適用于天體生物學。
通過數字全息顯微術，一束激光會射在物體上，隨后光波會反射到一個探測器上進行分析。這些散開的光波帶有光波的振幅（光強）和相位（這一特性能用來判斷光波散開之后穿越了多長的距離）信息。有了這兩項信息，我們就能通過電腦重塑物體的3D圖像——該圖像能以3D的形式展示物體的運動。
“數字全息顯微術讓我們能夠觀察并記錄最微小的運動，”納多說道。此外，我們還能利用與各類暗示生命可能存在的分子（蛋白質、糖、脂肪、核酸）相對應的熒光染料，給潛在的微生物加上標簽，“以此判斷微生物的構成，”她補充道。
為了研究該技術在外星標本分析方面的運用潛力，納多和她的同事們從北極取來了極其寒冷的水，里面鮮有細菌存在。即便運動存在，也因為低溫而極其微弱。
通過全息顯微術，納多識別出了每毫升水里只有1000個細胞存在的生物體，這已經接近地球的一些最極端環境下——例如冰下湖的生命密度了。與之相比，遼闊的大海里，每毫升水含有大約10000個細胞，某些區域可能每毫升含有100-1000萬個細胞。納多表示，該技術在生命密度極低的情況下也能檢測出生命，還能快速分析大量的樣本（每小時大約能分析1毫升），而且不需要進行大量的空間移動，因此是理想的天體生物學研究方法。
接下來，該團隊將嘗試利用從其他微生物稀少的地球區域——例如南極——取回的樣本來重復
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