太陽系中那些神秘的地下海洋:木衛二噴湧間歇泉

北京時間9月11日消息，據國外媒體報導，在大部分人的認知中，液態水通常與地球聯繫在一起，然而在太陽系的其他星球上，也存在著體量驚人的液態水。

地球位於太陽系的適居帶內。在天文學上，適居帶指的是行星系中適合生命發展的區域，液態水可以在該區域的天體表面存在。在這個區域以外，無論是行星、矮行星還是衛星，其表面的水要麼蒸發，要麼被凍成固體。不過，這並不意味著這些星球上沒有液態水，科學家發現，有相當數量的液態水就隱藏在這些星球的表面之下。當然，想要發現它們並不容易，科學家們必須使用各種先進的探測技術。

木衛二（歐羅巴）

在木星的衛星木衛二（Europa，又稱「歐羅巴」）冰冷的表面下，存在著一個溫暖的水世界。使這些水保持液態的，不是太陽的熱量，而是木星施加的引力。

2011年，哈勃太空望遠鏡發現了從木衛二表面噴湧而出的間歇泉，這成為該衛星存在地下海洋的證據。這些噴泉中，最高的達到了200公裡的高度。有趣的是，早在1997年，美國國家航空航天局的伽利略號探測器就穿過了其中一股噴流，但研究人員直到最近才知道這一點。

木衛二的最主要特徵便是布滿星球表面的暗色條紋，這被稱為「混沌地形」，由冰層碎裂、冰塊旋轉傾斜後再度凝固而成。有研究者認為，木衛二的表面特徵是由靠近低緯度地區的地下水流動造成的。這顆衛星偶爾還會經歷構造變化，可能將物質帶到下面的海洋中。由於冰下海洋的存在，木衛二也被認為是太陽系中最適合孕育原始生命的星球之一。

木衛三

木星最大的衛星木衛三（Ganymede，又稱蓋尼米德）也不甘落後，它似乎也擁有一個隱藏在表面之下的海洋世界。在2015年，美國國家航空航天局的科學家就記錄了木衛三奇怪的振動模式，並以此作為其擁有地下海洋的證據。計算表明，這顆太陽系中體積最大的衛星具有深達100公裡的海洋，液態水非常豐富。作為參考，地球上的海洋深度不超過10公裡。

土衛二

另一個地下海洋存在於土星的衛星土衛二（Enceladus，又稱恩克拉多斯）上。與木衛二一樣，這顆雪球般的衛星偶爾也會向太空噴射水柱。美國國家航空航天局的卡西尼號軌道飛行器探測到了來自這些間歇泉的鹽和矽塵痕跡，這表明其冰殼下發生著複雜的化學過程。卡西尼號還在土衛二的南極區域觀察到4條次級平行想，稱為「虎皮條紋」。觀測表明這些條紋是中央破裂的低土坎，有著較高的溫度，顯示有冰火山出現在條紋的中心。

液態水可能已經在土衛二上存在了數十億年，而且集中在南半球。土衛二的液體層大約有8到10公裡深，其所含的水量大約和北美洲五大湖中最大的蘇必利爾湖一樣多。

土衛二環繞土星的高度橢圓軌道，以及隨之而來的潮汐力使其巖石內核保持活躍，具有較高的溫度。該內核由矽酸鹽構成，高溫且多孔，有助於進行複雜的化學反應。有研究者認為，這種反應或許能支持生命的存在。事實上，科學家在這顆迷人的衛星上已經探測到了有機分子，但還需要進一步研究以尋找微生物存在的證據。

矮行星穀神星

小行星帶中的矮行星通常不會與液態水聯繫在一起，但穀神星（Ceres）的情況有些特別。最近的發現表明，這可能是一個有水的世界。然而，不同於環繞木星和土星的冰冷衛星，穀神星沒有氣態巨星的潮汐作用來保持其液態內核的溫度。據推測，穀神星的地下海洋可能是在大約2000萬年前，受到一顆小行星撞擊後形成的。在當時形成的歐卡託撞擊坑內部，出現了幾個突出的亮斑。

這次撞擊產生的熱量早已消失，但穀神星上的水由於含鹽量高，一直處於泥濘狀態。有時，這些水被迫浮出表面，留下高度反光的沉積物。這顆矮行星的內部可能存在一層液態水，位於表面下約40公裡處，有數百公裡寬——考慮到穀神星只有950公裡寬，這樣的水體是相當可觀的，或許已經可以稱為海洋。

火星

火星表面曾經有廣闊的海洋和湍急的河流，但現在大部分的水都已消失，散逸到了外太空。今天火星上仍然存在著一些水，但幾乎全是冰的狀態。不過，2018年的研究表明，在這顆紅色星球的南極冰帽附近，可能還存在一些穩定的液態水。

歐洲空間局的「火星快車號」（Mars Express）探測器利用「地表下探測雷達/高度儀」（MARSIS）對火星表面下的組成進行了探測，顯示出一個直徑為20公裡的奇特地下結構。義大利科學家根據探測到的物理特性，指出這可能意味著液態水的存在，而這些液態水可能呈現為鹽水池或充滿土壤的汙泥。對於未來的火星探險者來說，這可能是個好消息，因為液態水在這顆紅色星球上將是一種稀缺資源。

冥王星

根據今年早些時候發表的一項研究，矮行星冥王星可能也有一個地下海洋。美國國家航空航天局的「新視野」號探測器傳回的數據顯示，冥王星具有一個異常活躍的表面。自2015年新視野號的歷史性飛掠以來，科學家們一直在研究這顆矮行星的表面。

冥王星在形成之初似乎經歷了高溫，使得它能夠維持早期的地下海洋。隨著時間的推移，這些液體逐漸凍結和膨脹，冥王星的表面也開始膨脹和破裂。直到今天，冥王星冰凍的表面下仍可能存在一些液態水，其形成過程類似於穀神星。

「冰巨星」天王星和海王星

難以置信的是，在太陽系的兩顆冰巨星——海王星和天王星——的大氣層中也可能存在液態海洋。當然，這一說法還沒有被證實，但2007年的研究表明這是可能的。液態水可能存在於這兩顆行星的深處，那裡或許具有合適的溫度和大氣壓。根據美國國家航空航天局的說法，如果海王星和天王星上真的存在海洋，那麼這個海洋可能會佔到它們總質量的三分之二。

沃斯託克湖

將南極洲的沃斯託克湖列進來似乎有些不妥，但這個冰下湖可以說是地球上最神秘的水體。沃斯託克湖是南極洲最大的地下湖泊，位於南極東部冰蓋下約3770米處。它長260公裡，寬50公裡，和五大湖中的安大略湖相當。該湖的最大深度約500米。更令人難以置信的是，這個湖位於4公裡厚的冰層之下。

據估計，沃斯託克湖的水體非常古老，大約在一百萬年前形成。有研究者認為，沃斯託克湖的環境與木衛二非常相似，因此假如能在沃斯託克湖中發現生命存在，或許能夠為「木衛二冰下海洋是否存在生命」的爭論提供有力證據。

沃斯託克湖形成於1400萬年前，它的水已經與世界其他地方隔絕了大約100萬年。因此，該湖泊為科學家研究古代生態系統提供了一個獨特的環境，因為這片水域可能含有人類從未見過的物種。更重要的是，沃斯託克湖可以作為木衛二和土衛二的良好類比，它們的冰殼下也有水體。（任天）