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木星卫星欧罗巴上不断变化的冰层暗示着可能存在海洋和生命

了解木星的卫星木卫二表面冰的结晶如何可能预示着其地下海洋中存在外星生命的迹象。

Jack Knudson
作者:Jack Knudson
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图片来源:Claudio Caridi/Shutterstock

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木星的卫星木卫二长期以来一直是寻找地球以外生命目标中最令人兴奋的对象之一。许多科学家认为,其冰冷的表面下存在一个海洋,可能孕育着能够支持生命的地球化学活动,但该卫星的海底情况仍然很大程度上是一个谜。尽管关于木卫二的讨论主要集中在这个隐藏的海洋,但包裹着这颗卫星的冰壳也有它自己的惊喜。

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《行星科学杂志》(The Planetary Science Journal)上最近发表的一项研究表明,木卫二的表面冰层正在不断变化。这项研究探讨的证据让我们对木卫二的最外层有了更清晰的认识,甚至可能揭示塑造这颗卫星独特结构的内部过程。

木卫二的表面冰

在太阳系中已知的任何天体中,木卫二拥有最光滑的表面,但远非缺乏多样性。其表面遍布着独特的地理特征,如相互交叉的裂脊、平原和裂缝。它们杂乱无章的外观与一个恰当的名字“混沌地形”相关联。

一些混沌地形区域也为我们了解木卫二的表面冰提供了线索。木卫二的大部分表面由非晶冰组成,这种冰缺乏晶体结构。科学家们此前认为,木卫二的表面完全覆盖着一层薄薄的非晶冰,而在这层冰下面是晶体冰(地球上大多数冰所采取的形式)。

然而,参与这项新研究的研究人员已经确认,木卫二表面的某些区域含有晶体冰,这与詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)捕捉到的光谱数据相符。同样的冰也出现在这些区域的地下。

约翰霍普金斯大学的 the lead author, spectroscopist Richard Cartwright 在一份声明中表示:“我们认为,在某些区域,表面相当多孔,并且足够温暖,能够让冰快速重结晶。”


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海洋中的活动

其他一些因素也让研究人员相信,木卫二的冰层下存在海洋。冰层重结晶的区域显示出氯化钠(即我们所说的食盐)、二氧化碳和过氧化氢的证据。

西南研究所项目经理 Ujjwal Raut 说:“我们的数据显示,有强烈的迹象表明,我们所看到的东西必须来源于内部,可能是一个位于木卫二厚厚的冰壳下方约 20 英里(30 公里)深的地下海洋。这个破碎的地表区域可能表明,地质过程正将地下的物质从下方推上来。”

欧罗巴快船任务

尽管木卫二及其地下海洋将是未来太空探索的关键目标,但一些科学家对它维持生命的能力表示怀疑。

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一系列的障碍可能会让在木卫二上寻找生命变得更加困难。去年在美国地球物理联合会(American Geophysical Union)的一次会议上,科学家们报告说,覆盖这颗卫星表面的冰层比预期的要厚,这表明地下海洋可能没有足够的热量或活动来维持生命。科学家们还不确定海底是否有大量的海底热泉或火山——这些特征在我们自己的星球上对生命的驱动至关重要。

对木卫二的观测尚未完全证实羽流的存在,而羽流将是来自海洋的物质可能被输送到地表的一个明确迹象。

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大约 5 年后,也就是 2030 年,随着美国宇航局的欧罗巴快船(Europa Clipper)探测器接近这颗冰卫星,科学家们将获得前所未有的视角。于去年 10 月发射的欧罗巴快船将揭示围绕这颗卫星表面和下方海洋仍然存在的许多秘密。在其各种目标中,该任务将寻找羽流,这些羽流能够将微生物(如果它们真的存在于这颗卫星上)喷射到太空中,供欧罗巴快船进行检查。


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    Jack Knudson

    Jack Knudson 是《Discover Magazine》的助理编辑,撰写关于太空、古代人类、动物和可持续发展的文章,并负责印刷版的“地球”栏目。

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