隐藏的海洋：木星卫星上二氧化碳的来源研究

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木星的卫星欧罗巴，那里隐藏在数千米冰层下的海洋被认为是外星生命的主要候选地。

（）据法新社（丹尼尔·劳勒）：周四，利用詹姆斯·韦伯太空望远镜数据进行的研究表明，在木星的卫星木卫二上检测到的二氧化碳来自其冰壳下的广阔海洋，这可能增强了隐藏的水可能存在生命的希望。

科学家们相信，在木卫二被冰覆盖的表面下数公里处有一个巨大的盐水海洋，这使得月球成为太阳系中外星生命的主要候选地。

但是确定这个隐藏的海洋是否有合适的化学元素来支持生命是很困难的。

二氧化碳——生命的关键组成部分之一——已经在木卫二表面被检测到，但是它是否是从下面的海洋中升起的仍然是一个悬而未决的问题。

为了找到答案，由美国领导的两个研究小组使用韦伯望远镜近红外光谱仪的数据绘制了木卫二表面的二氧化碳地图，并将他们的结果发表在《科学》杂志的单独研究中。

二氧化碳最多的地方是一个1800公里宽(1120英里)的区域，名为塔拉雷吉欧，那里有很多“混乱地带”，有锯齿状的山脊和裂缝。

究竟是什么造成了混乱的地形还不是很清楚，但是一个理论是来自海洋的温暖的水上升融化了表面的冰，然后随着时间的推移，这些冰重新冻结成新的不平坦的岩石。



欧洲航天局的Juice探测器于今年4月发射，旨在探索木星的冰卫星。

第一项研究使用韦伯数据来观察二氧化碳是否可能来自海洋之外的其他地方——例如，搭乘陨石。

康奈尔大学的行星科学家萨曼莎·特兰博(Samantha Trumbo)是这项研究的主要作者，她告诉法新社，他们的结论是碳“最终来自内部，可能是内部海洋”。

但是，研究人员不能排除碳以岩石状碳酸盐矿物的形式从行星内部冒出来，然后辐射可能会分解成CO2。

“非常激动人心”

在塔拉地区也发现了食盐——这使得该地区明显比木卫二伤痕累累的白色平原更黄——科学家认为食盐也可能来自海洋。

“所以现在我们有了盐，我们有了二氧化碳:我们开始多了解一点内部化学可能是什么样子，”Trumbo说。



韦伯的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。这一发现对木卫二海洋的潜在可居住性具有重要意义。月亮看起来大部分是蓝色的，因为它在较短的红外波长下更亮。白色的特征与混沌地形波维斯区域(左)和塔拉区域(中右)相对应，显示了表面增强的二氧化碳冰。黑色背景下的蓝白色球体有点让人想起著名的从太空看地球的“蓝色大理石”照片。面对观察者，这个球体在北半球的大部分区域呈现出模糊、扩散的边缘，深蓝色斑块。一个巨大的新月形白色斑块沿着南半球的左侧面向观察者延伸，另一个更大的斑块覆盖了南半球右侧的中纬度地区。在南部，浅蓝色区域与这些白色区域接壤。鸣谢:美国航天局、欧空局、加空局、G. Villanueva(美国航天局/GSFC)、S. Trumbo(康奈尔大学)、A. Pagan (STScI)

看着相同的韦伯数据，第二项研究也表明“碳来源于欧罗巴内部”。

美国国家航空航天局领导的研究人员也希望找到从月球表面喷出的水或挥发性气体，但没有发现任何东西。

两项主要的太空任务计划近距离观察木卫二及其神秘的海洋。

欧洲航天局的木星卫星探测器Juice于4月发射，而美国宇航局的欧罗巴快船计划于2024年10月发射。

Juice项目科学家Olivier Witasse对这两项新研究表示欢迎，称它们“非常令人兴奋”。

他告诉法新社，当Juice在2032年两次飞过木卫二时，它将收集“大量新信息”，包括关于表面化学的信息。

Juice还将观察木星的另外两颗卫星——木卫三和木卫四——在那里已经检测到碳。



此图显示了木卫二表面的地图，第一个面板中有NIRCam(近红外相机),下面三个面板中有来自NIRSpec/IFU(近红外光谱仪的积分场单元)数据的成分图。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。天文学家利用韦伯在塔拉区域和波伊斯区域的混乱地形上发现了碳。这些地区的表层冰已经被破坏，并且在次表层海洋和冰面之间可能有相对近期的物质交换。正如我们所知，碳是生命的普遍组成部分，可能起源于欧罗巴的海洋。这一发现表明在欧罗巴的盐下层海洋中存在潜在的宜居环境。NIRSpec/IFU的图像看起来是像素化的，因为木卫二在探测器的视野中是10 x 10像素宽。四个正方形面板出现在一个水平带中。第一个特点是黑色背景下的蓝白球体。这个球体有模糊的边缘，在北半球有深蓝色的斑块，在南半球有两个大的白色斑块。第二、第三和第四个面板中的每一个都有一个由白色、蓝色或橙色小方块组成的像素化的大致圆形图像。在每个面板中，彩色方块的排列略有不同。鸣谢:美国航天局、欧空局、加空局、G. Villanueva(美国航天局/GSFC)、S. Trumbo(康奈尔大学)、A. Pagan (STScI)

Witasse强调，Juice任务的目标与木卫二Clipper一样，都是为了找出这些冰冷的卫星是否具备支持生命的合适条件——他们将无法确认外星人是否存在。

即使未来的一些任务确实发现了生命，任何能够在超过10公里的冰层下如此极端的条件下生存的东西预计都是微小的，如原始微生物。