(《科學內幕》)——說到尋找外星生命，科學家們主要關注的是哪裡有水。現在，研究人員建議，觀察“生物本質”元素，如磷和鉬，可以幫助判斷一個世界的生命潛力。
幾乎在地球上有水的地方都有生命，從高於地表的雲層到地殼最深層。因此，對地球以外生命的探索通常集中在“適宜居住”的環境上，這些環境的溫度有利於在其表面存在液態水。
例如，儘管金星表面目前熱得足以融化鉛，2016年的一項研究表明，直到最近的7.15億年前，它還可以居住。科學家們甚至推測，如果生命曾經存在於金星上，那麼它可能仍然存在於它的雲層中。
然而，“正如我們所知，生命當然還需要其他的成分，”這項研究的高級作者阿維·勒布說，他是位於劍橋的哈佛大學天文學系主任。例如，在地球上，決定海洋生物數量的關鍵元素可能包括氮和磷。製造蛋白質需要氮，氮和磷都是DNA和RNA的關鍵成分。研究人員指出，最近的幾項研究表明，大約6.35億至8億年前海洋中磷的增加可能有助於支持地球上動物的進化。
為了瞭解這些生物基本元素在外星生命進化中可能扮演的角色，研究人員關注的是它們在冰凍表面下的液體海洋世界的可及性，就像木星的衛星歐羅巴(Europa)和土星的土衛二(Enceladus)一樣。Loeb說:“人們懷疑在木衛二和土衛二的冰層下可能存在液態水，美國國家航空航天局和歐洲航天局(ESA)都計劃用歐羅巴(Europa) Clipper 1這樣的任務來訪問它們。”
在地球上，海洋中磷的主要來源是通過溫和酸性雨水對長英質岩石進行風化。水熱活動又把磷從地球海洋中除去; 研究人員說，先前的研究表明，土衛二和木衛二也存在水熱活動。
木星的輻射不斷地照射木衛一的表面，產生被稱為氧化劑的分子，而作為木衛二的冰面，這些氧化劑可以進入歐羅巴的隱藏海域，在那裡它們可以與硫化物反應並使水呈現高度酸性。因此，歐羅巴可能擁有足夠的磷來維持生命，儘管高度酸性的海洋可能會扼殺生命機會，研究人員說。
相比之下，先前的研究表明土衛二的地下海洋可能是強鹼性的。在這項新研究中，科學家們計算出，如果海洋中性或鹼性並具有熱液活動，那麼與太陽系的年齡相比之下，磷可以在非常短的時間內（數百萬年）從地下海洋世界中完全去除 ，“研究報告的主要作者，哈佛大學天體物理學家Manasvi Lingam說。
科學家們還提出，鉬、錳和鈷等微量金屬也可能被證明具有生物活性。Lingam說，“鉬在幾種酶中起著至關重要的作用，其中最顯著的就是固定氮”——即分解在大氣中對氮原子成對的強力化學鍵，並將產生的單個氮原子“固定”到重要的有機分子中。此外，鉬“影響許多生物體的蛋白質合成、代謝和生長”，他解釋說。
此外，“錳在葉綠體中通過光合作用產生氧氣的環境中起著重要作用，”林格姆說。鈷在新陳代謝中有多種生物作用——最值得注意的是，它是維生素B-12的組成部分。
“可居住區域的想法可以追溯到1950年代,從那時起我們已經學到了很多,比如地下海洋的存在,那麼重要的是要將我們的思考適居性僅僅是關於水的特定元素和化學物質可能是生命的必需品,”紐約羅切斯特大學的天體物理學家亞當·弗蘭克說，他沒有參與這項研究。
遠程觀察太陽系以外的外星世界是否有生物基本元素，一種方法是觀察它們的恆星，這可能會為它們的行星和衛星的組成提供光。凌格姆說，恆星中存在的元素會產生一種獨特的光譜，在它的星光中可以看到顏色，“因此可以為我們提供一些關於環繞恆星運行的行星的可居住性的信息。”
如果一個世界的生物基本元素水平很低，就會限制我們所知的生命潛力。林甘說，雖然新的研究表明，未來前往歐羅巴和恩克拉多斯的任務探測生命的機會很小，但它們是“偽造我們模型的絕佳機會，因此我們贊成這樣的任務。
紐約伊薩卡康奈爾大學的行星科學家Jonathan Lunine沒有參與這項研究，他警告說“這些是基於簡單假設的計算，我們必須始終記住，行星和衛星比我們預期的要複雜得多 – 是行星探索發現的教訓之一。所以我們不應該把結果看作是確定的，而是指向未來任務應該做的一些觀察。“
林根姆說，研究人員警告說，雖然生物必需元素在世界上平均來說可能是罕見的，但在這些元素的含量和生命的機會更高的世界上，可能會存在一些斑塊。當然，研究人員只解釋了我們所知道的生命——“我們不知道的生命可能會遵循與地球不同的化學路線，這將是比我們所知道的生命更令人興奮的發現，”Loeb說。