隱藏的海洋：木星衛(wèi)星上二氧化碳的來源研究 _海洋

木星的衛(wèi)星歐羅巴，那里隱藏在數(shù)千米冰層下的海洋被認(rèn)為是外星生命的主要候選地。
據(jù)法新社（丹尼爾·勞勒）：周四，利用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)進(jìn)行的研究表明，在木星的衛(wèi)星木衛(wèi)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(qiáng)了隱藏的水可能存在生命的希望。
科學(xué)家們相信，在木衛(wèi)二被冰覆蓋的表面下數(shù)公里處有一個(gè)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(gè)隱藏的海洋是否有合適的化學(xué)元素來支持生命是很困難的。
二氧化碳——生命的關(guān)鍵組成部分之一——已經(jīng)在木衛(wèi)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(gè)懸而未決的問題。
為了找到答案，由美國領(lǐng)導(dǎo)的兩個(gè)研究小組使用韋伯望遠(yuǎn)鏡近紅外光譜儀的數(shù)據(jù)繪制了木衛(wèi)二表面的二氧化碳地圖，并將他們的結(jié)果發(fā)表在《科學(xué)》雜志的單獨(dú)研究中。
二氧化碳最多的地方是一個(gè)1800公里寬(1120英里)的區(qū)域，名為塔拉雷吉?dú)W ，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(gè)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(shí)間的推移，這些冰重新凍結(jié)成新的不平坦的巖石。

歐洲航天局的Juice探測器于今年4月發(fā)射，旨在探索木星的冰衛(wèi)星。
第一項(xiàng)研究使用韋伯?dāng)?shù)據(jù)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(xué)的行星科學(xué)家薩曼莎·特蘭博(Samantha Trumbo)是這項(xiàng)研究的主要作者，她告訴法新社，他們的結(jié)論是碳“最終來自內(nèi)部，可能是內(nèi)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(nèi)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(qū)也發(fā)現(xiàn)了食鹽——這使得該地區(qū)明顯比木衛(wèi)二傷痕累累的白色平原更黃——科學(xué)家認(rèn)為食鹽也可能來自海洋。
“所以現(xiàn)在我們有了鹽，我們有了二氧化碳:我們開始多了解一點(diǎn)內(nèi)部化學(xué)可能是什么樣子，”Trumbo說。

韋伯的NIRCam(近紅外相機(jī))捕捉到了這張木星衛(wèi)星歐羅巴表面的照片。韋伯在木衛(wèi)二冰冷的表面上發(fā)現(xiàn)了二氧化碳，這些二氧化碳可能來源于該衛(wèi)星的次表層海洋。這一發(fā)現(xiàn)對木衛(wèi)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(lán)色的，因?yàn)樗谳^短的紅外波長下更亮。白色的特征與混沌地形波維斯區(qū)域(左)和塔拉區(qū)域(中右)相對應(yīng)，顯示了表面增強(qiáng)的二氧化碳冰。黑色背景下的藍(lán)白色球體有點(diǎn)讓人想起著名的從太空看地球的“藍(lán)色大理石”照片。面對觀察者，這個(gè)球體在北半球的大部分區(qū)域呈現(xiàn)出模糊、擴(kuò)散的邊緣，深藍(lán)色斑塊。一個(gè)巨大的新月形白色斑塊沿著南半球的左側(cè)面向觀察者延伸，另一個(gè)更大的斑塊覆蓋了南半球右側(cè)的中緯度地區(qū) 。在南部，淺藍(lán)色區(qū)域與這些白色區(qū)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(xué))、A. Pagan (STScI)
看著相同的韋伯?dāng)?shù)據(jù)，第二項(xiàng)研究也表明“碳來源于歐羅巴內(nèi)部” 。
美國國家航空航天局領(lǐng)導(dǎo)的研究人員也希望找到從月球表面噴出的水或揮發(fā)性氣體，但沒有發(fā)現(xiàn)任何東西。
兩項(xiàng)主要的太空任務(wù)計(jì)劃近距離觀察木衛(wèi)二及其神秘的海洋。
歐洲航天局的木星衛(wèi)星探測器Juice于4月發(fā)射，而美國宇航局的歐羅巴快船計(jì)劃于2024年10月發(fā)射。
Juice項(xiàng)目科學(xué)家Olivier Witasse對這兩項(xiàng)新研究表示歡迎，稱它們“非常令人興奮” 。
他告訴法新社，當(dāng)Juice在2032年兩次飛過木衛(wèi)二時(shí)，它將收集“大量新信息”，包括關(guān)于表面化學(xué)的信息。
Juice還將觀察木星的另外兩顆衛(wèi)星——木衛(wèi)三和木衛(wèi)四——在那里已經(jīng)檢測到碳。

此圖顯示了木衛(wèi)二表面的地圖，第一個(gè)面板中有NIRCam(近紅外相機(jī)),下面三個(gè)面板中有來自NIRSpec/IFU(近紅外光譜儀的積分場單元)數(shù)據(jù)的成分圖。在成分圖中，白色像素對應(yīng)于被稱為Tara Regio(中圖和右圖)的大規(guī)模混亂地形區(qū)域中的二氧化碳，混亂區(qū)域Powys Regio(左圖)的部分區(qū)域中有額外的濃度。第二個(gè)和第三個(gè)圖顯示了結(jié)晶二氧化碳的證據(jù)，而第四個(gè)圖顯示了復(fù)雜的無定形形式的二氧化碳。天文學(xué)家利用韋伯在塔拉區(qū)域和波伊斯區(qū)域的混亂地形上發(fā)現(xiàn)了碳。這些地區(qū)的表層冰已經(jīng)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(zhì)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(fā)現(xiàn)表明在歐羅巴的鹽下層海洋中存在潛在的宜居環(huán)境。NIRSpec/IFU的圖像看起來是像素化的，因?yàn)槟拘l(wèi)二在探測器的視野中是10 x 10像素寬。四個(gè)正方形面板出現(xiàn)在一個(gè)水平帶中。第一個(gè)特點(diǎn)是黑色背景下的藍(lán)白球體。這個(gè)球體有模糊的邊緣，在北半球有深藍(lán)色的斑塊，在南半球有兩個(gè)大的白色斑塊。第二、第三和第四個(gè)面板中的每一個(gè)都有一個(gè)由白色、藍(lán)色或橙色小方塊組成的像素化的大致圓形圖像。在每個(gè)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(xué))、A. Pagan (STScI)
Witasse強(qiáng)調(diào)，Juice任務(wù)的目標(biāo)與木衛(wèi)二Clipper一樣，都是為了找出這些冰冷的衛(wèi)星是否具備支持生命的合適條件——他們將無法確認(rèn)外星人是否存在。
即使未來的一些任務(wù)確實(shí)發(fā)現(xiàn)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(yù)計(jì)都是微小的，如原始微生物。