美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜在木星的卫星欧罗巴表面发现碳源

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（）据美国宇航局：木星的卫星欧罗巴是太阳系中为数不多的可能拥有适合生命生存条件的星球之一。先前的研究表明，在它的水冰外壳下面是一个由液态海水组成的盐水海洋，海底是岩石。然而，行星科学家还没有确认海洋是否含有生命所需的化学物质，尤其是碳。

天文学家利用美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据，在木卫二冰层表面的特定区域发现了二氧化碳。分析表明，这种碳很可能来自地下海洋，而不是由陨石或其他外部来源提供的。此外，它是在最近的地质时间尺度上沉积的。这一发现对木卫二海洋的潜在可居住性具有重要意义。



该图在第一个面板中显示了美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜上的NIRCam(近红外相机)的木卫二表面地图，在接下来的三个面板中显示了从韦伯的NIRSpec/IFU(近红外光谱仪的积分场单元)数据中获得的成分图。在成分图中，白色像素对应于被称为Tara Regio(中图和右图)的大规模混乱地形区域中的二氧化碳，混乱区域Powys Regio(左图)的部分区域中有额外的浓度。第二个和第三个图显示了结晶二氧化碳的证据，而第四个图显示了复杂的无定形形式的二氧化碳。学分:科学学分:Geronimo Villanueva(美国航天局/GSFC)、Samantha Trumbo(康乃尔大学)、美国航天局、欧空局、加空局。图像处理鸣谢:Geronimo Villanueva(美国宇航局/GSFC)，Alyssa Pagan (STScI)

“在地球上，生命喜欢化学多样性——多样性越多越好。我们是碳基生命。了解木卫二海洋的化学成分将有助于我们确定它是否如我们所知对生命不利，或者它是否可能是生命的好地方，”马里兰州美国宇航局戈达德太空飞行中心的Geronimo Villanueva说，他是描述这些发现的两篇独立论文之一的主要作者。

“我们现在认为，我们有观测证据表明，我们在木卫二表面看到的碳来自海洋。那可不是小事。纽约伊萨卡康奈尔大学的萨曼莎·特兰博补充道，她是分析这些数据的第二篇论文的第一作者。

美国宇航局计划在2024年10月发射木卫二快船飞船，该飞船将对木卫二进行数十次近距离飞越，以进一步调查它是否具有适合生命的条件。

海面与海洋的连接

韦伯发现，在木卫二的表面，二氧化碳在一个叫做塔拉区域的区域最丰富——这是一个地质上年轻的区域，通常被称为“混沌地带”。表面的冰已经被破坏了，在次表层海洋和冰面之间可能有物质交换。

特兰博解释说:“哈勃太空望远镜先前的观测显示，在塔拉区域有海洋衍生盐的证据。”“现在我们看到二氧化碳也高度集中在那里。我们认为这意味着碳的最终来源可能是内部海洋。”

“科学家们正在争论木卫二的海洋与它的表面有多少联系。我认为这个问题是欧罗巴探索的一大驱动力，”Villanueva说。“这表明，我们甚至可以在钻透冰层获得全貌之前，了解海洋组成的一些基本情况。”

两个团队都使用韦伯的近红外光谱仪(NIRSpec)的积分场单元的数据来识别二氧化碳。这种仪器模式在直径为1944英里的木卫二表面提供分辨率为200 x 200英里(320 x 320公里)的光谱，使天文学家能够确定特定化学物质的位置。

二氧化碳在木卫二表面不稳定。因此，科学家们表示，它很可能是在地质上最近的时间尺度上提供的——这一结论得到了年轻地形区域集中性的支持。

“这些观测只占用了天文台几分钟的时间，”天文研究大学协会的海蒂·哈默尔说，海蒂·哈默尔是韦伯跨学科科学家，领导韦伯的太阳系第一周期保证时间观测。“即使在这么短的时间内，我们也能做真正的大科学。这项工作第一次暗示了我们可以用韦伯做的所有令人惊奇的太阳系科学。”



美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜上的NIRCam(近红外相机)捕捉到了这张木星卫星欧罗巴表面的照片。韦伯在木卫二冰冷的表面上发现了二氧化碳，这些二氧化碳可能来源于该卫星的次表层海洋。学分:科学学分:Geronimo Villanueva(美国航天局/GSFC)、Samantha Trumbo(康乃尔大学)、美国航天局、欧空局、加空局。图像处理鸣谢:Geronimo Villanueva(美国宇航局/GSFC)，Alyssa Pagan (STScI)

寻找羽状物

Villanueva的团队还寻找了木卫二表面水蒸气喷发的证据。使用美国宇航局哈勃太空望远镜的研究人员报告了2013年、2016年和2017年对羽状物的初步探测。然而，找到确切的证据一直很困难。

新的Webb数据显示没有羽状物活动的证据，这使得Villanueva的团队能够对物质可能被喷射的速率设定一个严格的上限。然而，该小组强调，他们没有探测到并不排除羽状物。

“总有一种可能性是，这些羽状物是可变的，你只能在特定的时间看到它们。我们可以100%肯定地说，当我们和韦伯一起进行这些观察时，我们没有在欧罗巴发现羽状物，”哈默尔说。

这些发现可能有助于美国宇航局的木卫二快船任务，以及欧空局即将到来的木星冰卫星探测器(JUICE)。

这两篇论文将于9月21日发表在《科学》杂志上。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯正在解开我们太阳系的谜团，观察其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。Webb是由NASA及其合作伙伴ESA(欧洲航天局)和加拿大航天局领导的一项国际计划。