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隱藏的海洋：木星衛星上二氧化碳的來源研究

海洋


隱藏的海洋：木星衛星上二氧化碳的來源研究


木星的衛星歐羅巴，那里隱藏在數千米冰層下的海洋被認為是外星生命的主要候選地 。
據法新社（丹尼爾·勞勒）：周四，利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡數據進行的研究表明，在木星的衛星木衛二上檢測到的二氧化碳來自其冰殼下的廣闊海洋，這可能增強了隱藏的水可能存在生命的希望 。
科學家們相信 ， 在木衛二被冰覆蓋的表面下數公里處有一個巨大的鹽水海洋，這使得月球成為太陽系中外星生命的主要候選地 。
但是確定這個隱藏的海洋是否有合適的化學元素來支持生命是很困難的 。
二氧化碳——生命的關鍵組成部分之一——已經在木衛二表面被檢測到，但是它是否是從下面的海洋中升起的仍然是一個懸而未決的問題 。
為了找到答案 ， 由美國領導的兩個研究小組使用韋伯望遠鏡近紅外光譜儀的數據繪制了木衛二表面的二氧化碳地圖 ， 并將他們的結果發表在《科學》雜志的單獨研究中 。
二氧化碳最多的地方是一個1800公里寬(1120英里)的區域，名為塔拉雷吉歐 ， 那里有很多“混亂地帶”，有鋸齒狀的山脊和裂縫 。
究竟是什么造成了混亂的地形還不是很清楚，但是一個理論是來自海洋的溫暖的水上升融化了表面的冰，然后隨著時間的推移，這些冰重新凍結成新的不平坦的巖石 。

隱藏的海洋：木星衛星上二氧化碳的來源研究


歐洲航天局的Juice探測器于今年4月發射，旨在探索木星的冰衛星 。
第一項研究使用韋伯數據來觀察二氧化碳是否可能來自海洋之外的其他地方——例如，搭乘隕石 。
康奈爾大學的行星科學家薩曼莎·特蘭博(Samantha Trumbo)是這項研究的主要作者，她告訴法新社，他們的結論是碳“最終來自內部，可能是內部海洋” 。
但是，研究人員不能排除碳以巖石狀碳酸鹽礦物的形式從行星內部冒出來 ， 然后輻射可能會分解成CO2 。
“非常激動人心”
在塔拉地區也發現了食鹽——這使得該地區明顯比木衛二傷痕累累的白色平原更黃——科學家認為食鹽也可能來自海洋 。
“所以現在我們有了鹽，我們有了二氧化碳:我們開始多了解一點內部化學可能是什么樣子，”Trumbo說 。

隱藏的海洋：木星衛星上二氧化碳的來源研究


韋伯的NIRCam(近紅外相機)捕捉到了這張木星衛星歐羅巴表面的照片 。韋伯在木衛二冰冷的表面上發現了二氧化碳，這些二氧化碳可能來源于該衛星的次表層海洋 。這一發現對木衛二海洋的潛在可居住性具有重要意義 。月亮看起來大部分是藍色的，因為它在較短的紅外波長下更亮 。白色的特征與混沌地形波維斯區域(左)和塔拉區域(中右)相對應，顯示了表面增強的二氧化碳冰 。黑色背景下的藍白色球體有點讓人想起著名的從太空看地球的“藍色大理石”照片 。面對觀察者，這個球體在北半球的大部分區域呈現出模糊、擴散的邊緣，深藍色斑塊 。一個巨大的新月形白色斑塊沿著南半球的左側面向觀察者延伸，另一個更大的斑塊覆蓋了南半球右側的中緯度地區 。在南部，淺藍色區域與這些白色區域接壤 。鳴謝:美國航天局、歐空局、加空局、G. Villanueva(美國航天局/GSFC)、S. Trumbo(康奈爾大學)、A. Pagan (STScI)
看著相同的韋伯數據，第二項研究也表明“碳來源于歐羅巴內部” 。
美國國家航空航天局領導的研究人員也希望找到從月球表面噴出的水或揮發性氣體，但沒有發現任何東西 。
兩項主要的太空任務計劃近距離觀察木衛二及其神秘的海洋 。
歐洲航天局的木星衛星探測器Juice于4月發射，而美國宇航局的歐羅巴快船計劃于2024年10月發射 。
Juice項目科學家Olivier Witasse對這兩項新研究表示歡迎，稱它們“非常令人興奮” 。
他告訴法新社，當Juice在2032年兩次飛過木衛二時，它將收集“大量新信息”，包括關于表面化學的信息 。
Juice還將觀察木星的另外兩顆衛星——木衛三和木衛四——在那里已經檢測到碳 。

隱藏的海洋：木星衛星上二氧化碳的來源研究


此圖顯示了木衛二表面的地圖，第一個面板中有NIRCam(近紅外相機),下面三個面板中有來自NIRSpec/IFU(近紅外光譜儀的積分場單元)數據的成分圖 。在成分圖中，白色像素對應于被稱為Tara Regio(中圖和右圖)的大規?；靵y地形區域中的二氧化碳，混亂區域Powys Regio(左圖)的部分區域中有額外的濃度 。第二個和第三個圖顯示了結晶二氧化碳的證據，而第四個圖顯示了復雜的無定形形式的二氧化碳 。天文學家利用韋伯在塔拉區域和波伊斯區域的混亂地形上發現了碳 。這些地區的表層冰已經被破壞，并且在次表層海洋和冰面之間可能有相對近期的物質交換 。正如我們所知，碳是生命的普遍組成部分，可能起源于歐羅巴的海洋 。這一發現表明在歐羅巴的鹽下層海洋中存在潛在的宜居環境 。NIRSpec/IFU的圖像看起來是像素化的，因為木衛二在探測器的視野中是10 x 10像素寬 。四個正方形面板出現在一個水平帶中 。第一個特點是黑色背景下的藍白球體 。這個球體有模糊的邊緣，在北半球有深藍色的斑塊 ， 在南半球有兩個大的白色斑塊 。第二、第三和第四個面板中的每一個都有一個由白色、藍色或橙色小方塊組成的像素化的大致圓形圖像 。在每個面板中，彩色方塊的排列略有不同 。鳴謝:美國航天局、歐空局、加空局、G. Villanueva(美國航天局/GSFC)、S. Trumbo(康奈爾大學)、A. Pagan (STScI)
Witasse強調，Juice任務的目標與木衛二Clipper一樣，都是為了找出這些冰冷的衛星是否具備支持生命的合適條件——他們將無法確認外星人是否存在 。
即使未來的一些任務確實發現了生命，任何能夠在超過10公里的冰層下如此極端的條件下生存的東西預計都是微小的 ， 如原始微生物 。