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木卫二(木卫二既有海洋,又发现了氧气)

如果太阳系内只有一颗天体能够孕育地外生命,那么木卫二极有可能就是这颗天体!在许多天文学家的心里,木卫二都是最有希望孕育地外生命的天体。尤其是最近,天文学家甚至意识到它可能还有氧气,这就更加让它宜居了!

尽管很多人对于一颗天体的宜居性有不同的判断标准,但大家都对一个要素达成了共识,那就是液态水。水是许多生化反应的溶剂,没有水就没有办法进行必要的生理过程,自然无法允许生命存在。同时,温度也是必要的保障,只有在水处于液态的情况下,才能支持这些生化反应。

而木卫二,就有液态水。

目前科学家们已经公认,木卫二冰冷的表面之下,隐藏着一个巨大的液态海洋。这个海洋的深度达到了100公里,以至于这颗直径仅3138公里的卫星,竟然拥有着比地球更大的水资源储量!

(图片说明:木卫二拥有着巨大的液态海洋)

在宇宙中,各种各样的化学物质的存在并不奇怪。可是,木卫二表面温度最高也不足-163℃,为何拥有着液态海洋呢?

科学家认为,这是因为木星以及其他三颗巨大的卫星所施加的引力,在木卫二内部形成了强大的潮汐力。这种潮汐力导致木卫二内部不断运动,从而产生足够的热量,将地下的水保持在液体的状态。

(图片说明:木卫二内部的火山活动可以让地下水保持液态)

正因为拥有着液态海洋,木卫二成为了科学家们心中最有希望孕育地外生命的天体。不仅如此,这片海洋里甚至还可能有营养物质,看起来万事俱备。不过,这距离生命——或者说类似地球上的生命——确实只欠东风,那就是氧气。

最近的一项研究指出,这个问题,可能不需要再担忧了。科学家有证据表明,木卫二的地下海洋里,或许真的有氧气。诚然,很多人认为地外生命不一定需要氧气,但不可否认的是,如果一个宜居环境中有足够的氧气,确实可以增加其孕育生命的可能性。

(图片说明:木卫二艺术图)

那么,木卫二的氧气到底是从何而来的呢?

我们知道,太空中会存在着一些带电粒子,比如来自于太阳或者木星。这些带电粒子撞击到木卫二表面的水分子,就有可能导致其中一小部分的化学键断裂,从而分解成氢气和氧气。

产生氧气后,还有一个问题,那就是它们如何进入到木卫二的海洋中。氧气的沸点是-183℃,所以在木卫二表面还是有可能以气体形式存在的。一旦形成,就会飘入大气中,怎么会沉入地下海洋呢?

(图片说明:木卫二表面形成氧气分子的原理示意图)

研究表明,分解出来的氧并没有完全进入大气中,而是大部分都被封锁在冰面以下,以气泡的形式被困在这里,这就给它们进入地下海洋提供了契机。即便是在木卫二的两极,表面温度也没有低于-220℃,也不足以让刚刚形成的氧气凝结成固体。因此,至少在理论上,氧气是完全有条件进入地下海洋的。

即便如此,氧气想要进入地下海洋,还要面临一个问题。根据目前的研究,木卫二的冰层厚度达到了15-25公里,氧气真的能够穿越这个巨大的屏障吗?

科学家们注意到,木卫二表面有一种特殊地形或许是输送氧气的关键。这种地形覆盖了这颗卫星大约25%的表面积,山脊、裂缝、断层和平原等多种地形、地貌在此犬牙交错,因此看起来十分混乱,科学家们称之为木卫二的混沌地形(Chaos terrain)。

(图片说明:伽利略号探测器拍摄的木卫二混沌地形)

根据2011年的一项研究,木卫二冰层以下约3公里处,还有一些比较巨大的液态水湖泊。这些湖泊并不直接和地下海洋相连,但其中的水却可以流下去,它们是木卫二表面冰壳和地下海洋连接的桥梁。

在漫长的岁月里(以千年为尺度),这些气泡会逐渐融入冰壳以下的咸水湖泊中,形成多孔性波。这种多孔性波会在瞬间扩大冰层中的孔隙,然后趁这个孔隙闭合之前迅速下沉。就是通过这样的方式,氧气穿越了厚厚的冰层,进入到地下海洋中。

根据他们的分析,为了便于含有氧气的咸水流入地下海洋,湖泊和海洋之间的冰层必须是半融化的。

(图片说明:研究人员绘制的氧气形成以及进入地下海洋的过程图)

本次的研究表明,木卫二表面吸收的氧气中,可能有高达86%的部分最终进入到了地下海洋中。虽然这样的比例可能会在木卫二的历史上发生过较大的波动,但研究人员依然乐观地相信,木卫二的地下海洋内可能有着比较丰富的氧气。

有液态水,有营养物质,如今甚至可能有氧气。可以说,木卫二的地下海洋,几乎和地球差不多了,难道这里真的有地外生命吗?科学家目前还无法给出借了,但很多科学家都有着比较大的信心。

(图片说明:科学家设想的一种能够深入到木卫二地下海洋寻找生命的机器人)

根据美国宇航局的计划,他们将在2024年10月专门发射一个探测器去木卫二进行研究,那就是欧罗巴快船号。它会花5.5年的时间抵达木星系统,并在4年的时间里收集大量的数据,这些数据可以回答科学家想了解的许多问题。它有一个名叫行星探测质谱仪的科学载荷,就可以有效地对本次研究提出的猜想进行观测和验证。

木卫二是除月球以外第一颗拥有独立探测器的卫星,可见天文学家确实对木卫二寄予厚望。

(图片说明:欧罗巴快船号)

在此之前,科学家们大概也只能尽量寻找可能暗示木卫二生命的证据,而无法给出准确的答案。而这样的研究,正是指导着这个探测器要如何寻找地外生命的关键。或许,等到欧罗巴快船号抵达这颗遥远的卫星之后,就会给我们一个明确的回答了吧。

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