欧罗巴的月亮欧罗巴(Europa)是寻找生活的主要候选人。冷冻的月亮有地下海洋,证据表明它温暖,咸,富含生命的化学反应。
新研究表明正在将氧气拉到其冰冷的外壳下,在那里它可能会喂养简单的寿命。
欧罗巴能否在其地下海洋中维持生命值得争论,而辩论基本上被困在中立,直到NASA发送给欧罗巴快船那里。
必须精心设计到欧罗巴的任务,而NASA基础是设计特定问题的一部分,科学家希望快船解决哪些问题。我们不能将航天器派往欧罗巴,并告诉它找到生活。
NASA设计了带有大问题的任务,但他们只能回答较小的特定问题。因此,科学家正在研究欧罗巴的各个方面,并进行模拟,以微调他们需要提出的任务的问题。
氧气是其中一个问题的核心。这可能是理解欧罗巴宜居性的最后一部分。
欧罗巴(Europa)拥有,或者我们认为这具有维持自己所需的大部分生活。水是主要成分,其地下海洋中有大量的水。欧罗巴的水比地球海洋多。
它还具有所需的化学养分。生命需要能量,而欧罗巴的能源是木星的潮汐弯曲,木星会加热其内部,并阻止海洋冷冻固体。对于大多数科学家来说,这些都是非常公认的事实。
冷冻月亮的表面也有氧气,这是另一个有趣的可居住性暗示。当木星的阳光和带电的颗粒撞击月球的表面时,产生氧气。
但是有一个问题:欧罗巴的厚冰盖是氧气和海洋之间的障碍。欧罗巴的表面是冷冻的,因此任何生命都必须在其广阔的海洋中。
氧如何从表面到海洋发展?
根据一封新的研究信,欧罗巴冰壳中的盐水池可能会将氧气从地面运输到海洋。研究信是通过密度驱动的盐水渗透通过欧罗巴的冰壳向下氧化剂传输,”发表在期刊上地球物理研究信。
主要作者是UT杰克逊地球科学科学系教授Marc Hesse。
这些砖池存在于外壳中,由于海洋中的对流电流引起的一些冰融化。欧罗巴的著名和上镜混乱的地形这些池上方的形式。
((NASA/JPL-Caltech/Kevin M. Gill)
混乱的地形约占欧罗巴冷冻表面的25%。混乱的地形是山脊,裂缝,断层和平原在一起的地方。
对混乱地形的确切原因没有清楚的理解,尽管这可能与地下供暖和熔化有关。欧罗巴最具标志性的一些图像突出了这一奇怪的美丽功能。
科学家认为,欧罗巴的冰盖大约15至25公里(10至15英里)。一个2011年研究发现欧罗巴的混乱地形可能位于冰上较低3公里(1.9英里)的巨大液态水湖泊上方。
这些湖泊没有直接连接到地下海洋,但可能会排出其中。根据这项新研究,砖湖可以与表面氧气混合,随着时间的流逝,可以向更深的地下海洋传递大量氧气。
“我们的研究将这一过程置于可能的领域,”说黑森。 “它为被认为是欧罗巴地下海洋可居住性的杰出问题之一提供了解决方案。”
研究人员展示了如何在模拟中通过冰运输氧气。
(Hesse等,Geophys。Res。Lett。,2022)
多于: 该图显示了如何在欧罗巴的表面冰中产生和分布的氧化剂。辐射溶剂旋转h2o进入h2O,O,将O重组成O2。一些O2被释放到月球的大气中,但其中大部分又回到了冰冷的岩石上,被困在气泡中。气泡是用于氧化剂的主要近表面储层。数千年来,气泡可以向下流向海洋。
富含氧气的盐水以孔隙率波动到地下海洋。孔隙率波通过瞬间拓宽冰的孔在冰中瞬间将盐水运输到冰中,然后再迅速密封。在数千年的时间里,这些孔隙率波将富含氧气的盐水运送到海洋。
混乱地形与氧运输之间的关系尚不完全清楚。但是科学家认为,由潮汐加热引起的对流上升片段会部分融化冰,表现为表面上混乱的混乱地形。盐水下的冰必须熔融或部分熔化,以使富含氧气的盐水排入海洋。
“要使这些盐水排泄,必须渗透冰,因此部分熔融。先前的研究表明,潮汐加热会增加欧罗巴冰壳对流部分的上升温度到纯冰的熔点,“作者”写。
“鉴于混乱的地形可能形成二极小的上升,可能的冰层部分融化是合理的。说。连接冰中NaCl的存在可能会增加熔体。
欧罗巴的表面很冷,但不够冷,无法如此迅速地重新冷冻,以至于不能在盐水中运输氧气。在月球杆上,温度永远不会升高到负220 C以上(370 F.)
但是模型的结果“……证明在表面进行重新冻结太慢,无法阻止盐水的排水并防止氧化剂递送到内部海洋。”
尽管欧罗巴的表面冰是冷冻的固体,但其下方的冰对流却延迟了冰冻。一些研究表明海底可能是火山。
研究说大约86%在欧罗巴表面吸收的氧气使其进入了海洋。在月球的历史上,这个百分比可能会发生广泛的变化。
但是,研究人员模型产生的最高估计产生了与地球非常相似的富含氧气的海洋。可以生活在冰下吗?
“想到生活在冰下的某种有氧生物是很有意义的,”说NASA的JET推进实验室(JPL)的研究科学家史蒂文·万斯(Steven Vance)的合着者,其行星内饰和地球物理学组的主管。
凯文·汉德(Kevin Hand)是对欧罗巴(Europa)的众多科学家之一,其生命潜力以及即将到来的欧罗巴快船队(Europa Clipper)任务。 Hand是NASA/JPL科学家,他的工作专注于欧罗巴。他希望黑森(Hesse)和他的研究人员解决了冷冻月亮海洋中的氧气问题。
“我们知道欧罗巴的表面上具有有用的化合物,但是这些化合物是否可以将其放入下面的海洋,生活可以使用它们?”他问。 “在黑森及其合作者的工作中,答案似乎是肯定的。”
欧罗巴快船队可以提出哪些问题可能会证实这些发现?
快船是第一个致力于欧罗巴的任务。我们认为我们对欧罗巴有很多了解,我们无法确认。快船旨在解决三个较大的目标:
- 调查海洋的组成,以确定其是否具有维持生命的必要组成部分。
- 研究月球的地质,以了解表面如何形成,包括混乱的地形。
- 确定冰壳的厚度,以及内部和下面是否有液态水。他们还将确定海洋如何与表面相互作用:海洋中的任何东西是否通过壳升至顶部?表面上的任何材料都可以向下驶入海洋吗?
最后一点说明了氧气从表面到海洋的潜在运输。欧罗巴快船队将携带十种将共同解决这些问题的工具。
这行星探索/欧罗巴的质谱仪(Maspex)在欧罗巴上的氧气运输方面特别有趣。
该乐器的网页“ Maspex将从欧罗巴附近的气体中获得至关重要的答案,例如欧罗巴的化学,大气层和可疑海洋。”解释。 “ Maspex将研究木星的辐射如何改变欧罗巴的表面化合物以及表面和海洋交换材料。”
马斯帕克斯(Maspex)和欧罗巴(Europa)快船乐器的其余部分可能会证实从地面到海洋的氧气运输,如果存在生命,生命可以在那里使用它。
但是我们必须等一会儿。
Europa Clipper计划于2024年10月推出,直到5。5年后才能到达木星系统。到达那里后,其科学阶段预计将持续四年。因此,在我们拥有所有数据之前,可能是2034年。
同时,这样的研究将激发我们的食欲。