NASA證實木衛二蒸汽噴射可能來自冰層下的海洋,生命探測難度或將大大降低

2021-01-19 DeepTech深科技



北京時間2016年9月27日凌晨2點，美國國家航天局（NASA）舉辦了一個電話會議，公布了一些關於木衛二歐羅巴（Europa）的最新發現。

 

參與這次電話會議的四位科學家是：

 

NASA華盛頓總部天體物理學部門的主任Paul Hertz

位於巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的天文學家William Sparks

亞特蘭大喬治亞理工學院地球和大氣科學系助教Britney Schmidt

NASA戈達德太空飛行中心哈勃項目高級研究員Jennifer Wiseman


最終，電話會議給我們帶來的「令人驚喜的證據」並非發現外星人或生命跡象，而是進一步證實了木衛二可能存在亞表層海洋。


以前的科研就已經提出了木衛二厚厚的冰層下可能存在海洋的說法，只不過要探測其中是否有生命存在，就必須進行鑽探，這無疑極大地增加了實施難度。


哈勃太空望遠鏡觀測到的柱狀水蒸氣噴射可能正是來自亞表層海洋，此後的探測計劃將可以通過直接分析木衛二表面的化學組成，來評估其是否可能存在生命，這才是真正令人「驚喜」的。




周一，我們將宣布在木星衛星木衛二上的新發現。劇透預警：【不是】外星人


木衛二首次被人類發現要追溯到1610年，偉大的伽利略·伽利萊（Galileo Galilei）於當年1月7日用他的天文望遠鏡發現了木星被四顆衛星環繞著。他用接下來的幾天確認了這些衛星的軌道。




木衛二如今備受關注的主要原因還是在於它儲有大量的水。早在2012年，哈勃望遠鏡通過攝譜儀（儘管解析度略低），在木衛二的南極區域附近觀察到了平常看不見的柱狀水蒸氣，如上圖中藍色像素點所示。


科學家們認為，這些柱狀水蒸氣應該是從衛星表面噴發而出的，而噴發高度可能足足有200公裡，超過珠穆朗瑪峰的20倍。NASA科學家們在2013年十二月份公布了這一發現，同時他們還排除了隕石撞擊的可能：因為隕石撞擊能氣化冰層，哈勃望遠鏡應該到處都能觀察到水蒸氣。


水蒸氣的發現也使得木衛二成為繼土衛二（Enceladus，恩克拉多斯）之後，太陽系中第二顆能透過冰層噴射水蒸氣的衛星。這一現象不僅僅為地表下液體海洋的存在提供了強有力的證據，同時噴射出的水蒸氣也使得科學家們有機會直接對其化學成分進行分析。NASA環繞土星飛行的卡西尼號就對土衛二的含有鹽分的水蒸氣成分進行了分析。


這項研究的首席研究員，來自聖安東尼奧西南研究院的洛倫茲·羅斯(Lorentz Roth)說，「到目前為止，對於這些水蒸氣最為簡單的解釋是它們是從木衛二表面的紋路中噴發出來的。如果這些紋路縫隙與位於地表之下的海洋相連，那麼這意味著未來在研究木衛二潛在的適於居住的化學成分組成時，不再需要鑽過厚厚的冰層。這一發現非常非常振奮人心。」


由於哈勃望遠鏡上日益老化的設備並不具備化學分析的功能，因此檢測木衛二的噴發出的水蒸氣是否適於生命存在還需要從長計議，畢竟在2012年科學家們能證實木衛二周圍有氧原子與氫原子的存在（組成水的兩種元素），這本身就已經是十分了不起的成就了。



木星和它的衛星木衛二，木衛二南極附近藍色為柱狀水蒸氣紫外線信號  圖片來源：洛倫茲羅斯，西南研究院


然而，在木衛二上發現水蒸氣的興奮勁並沒能持續太久：哈勃望遠鏡在接下來的一年裡（2013年）對木衛二進行了持續的重複觀察，試圖確認水蒸氣的存在並對其進行分析，但是卻一無所獲。洛倫茲羅斯在2014年12月19日美國天體物理聯合會秋季年會上表示，「我們目前還沒有在新的圖片中找到水蒸氣存在的證據」。


不過，從另一個角度來說，木衛二的亞表層存在海洋似乎已經幾乎是科學界的共識。周一出席發布會的嘉賓之一，來自喬治亞理工學院地球和大氣科學系助理教授布瑞特妮·施密德（Brittany Schimdt），曾經在德克薩斯大學奧斯丁分校做博士後研究員。


在這期間，她與同事分析了之前伽利略號傳回的木衛二的地表混沌（TerrainChaos）結構照片。這種廣泛分布於木衛二赤道附近的結構，是木衛二上最為引人注意的特徵之一。


通過與地球上的火山巖石與冰層結構進行類比，她們提出，這一結構的產生是由於冰層與位於其下方的湖水之間存在著劇烈的物質交換。而這一過程將為地表與廣大的亞表層海洋之間營養物質的傳輸提供可能。而她的這一解釋，也為亞表層海洋的存在提供了堅實的證據。還有研究者們認為這將有可能增加木衛二上生命存在的可能性。




因此，NASA這次公布的消息依舊是一個非常讓人激動的發現，它證實了這個衛星擁有活躍的亞表層海洋，並且以噴泉的形式將水釋放到太空之中。


此外，這個發現還將毫無疑問地激發人們對NASA的「歐羅巴快船(Europa Clipper)」計劃的興趣：不僅僅是近距離觀察木衛二，同時還對水蒸氣進行取樣分析，看看這顆與地球相隔數億公裡的衛星亞表層海洋裡是否有適合生命存在的正確配方。




參考：

http://arstechnica.com/science/2016/09/hubble-finds-additional-evidence-of-water-vapor-plumes-on-europa/

http://www.seeker.com/nasa-activity-spied-on-europa-but-its-not-aliens-2011758587.html

http://www.seeker.com/the-curious-case-of-europas-missing-geysers-1769421327.html

https://news.utexas.edu/2013/12/03/europa-discovery-habitats

https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2011/16nov_europa/

http://www.nytimes.com/2015/03/13/science/space/suddenly-it-seems-water-is-everywhere-in-solar-system.html?_r=0

http://www.space.com/23923-europa-water-geyers-taller-than-everest.html

http://www.theverge.com/2016/9/25/13038486/europa-solar-system-moon-discovery-water-nasa

B. Schimidt, D. Blankenship, G. Patternson,et al., Active formation of 『chaos terrain』 over shallow subsurface water onEuropa. Nature, 479, 502-505. 





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