新模型表明木卫二有一个与地球非常相似的富氧海洋

　　木星的卫星欧罗巴是寻找生命的主要候选者。这颗冰冻的月球有一个地下海洋，有证据表明它温暖、咸，并且富含促进生命的化学物质。
　　新的研究表明，月球正在将氧气拉到其冰壳之下，在那里它可以为简单的生命提供食物。
　　欧罗巴是否能够在其地下海洋中维持生命存在高度争议，在美国宇航局将欧罗巴快船送到 那里之前，争论基本上是中立的 。
　　前往欧罗巴的任务必须经过精心设计，NASA 的部分设计基于科学家希望快船解决的具体问题。我们不能向欧罗巴发送宇宙飞船并告诉它寻找生命。
　　NASA 在设计任务时会考虑大问题，但他们只能回答更小、更具体的问题。因此，科学家们正在研究欧罗巴的不同方面并进行模拟以微调他们需要任务提出的问题。
　　氧气是其中一个问题的核心。这可能是了解欧罗巴宜居性的最后一部分。
　　欧罗巴拥有，或者我们认为它拥有，生命维持自身所需的大部分东西。水是主要成分，它的地下海洋中有丰富的水。木卫二拥有比地球海洋更多的水。
　　它还具有所需的化学营养素。生命需要能量，而木卫二的能量来源是来自木星的潮汐弯曲，它加热了它的内部并阻止海洋结冰。对于大多数科学家来说，这些都是非常确定的事实。
　　冰冻的月球表面也有氧气，这是另一个有趣的宜居性暗示。当来自木星的阳光和带电粒子撞击月球表面时，就会产生氧气。
　　但是有一个问题：木卫二厚厚的冰盖是氧气和海洋之间的屏障。木卫二的表面是冰冻的固体，所以任何生命都必须在它广阔的海洋中。
　　氧气如何从地表进入海洋？
　　根据一封新的研究信，欧罗巴冰壳中的咸水池可能会将氧气从地表输送到海洋。这封研究信是＂密度驱动的盐水渗透通过欧罗巴冰壳的向下氧化物传输＂，发表在《 地球物理研究快报》杂志 上。
　　主要作者是德克萨斯大学杰克逊地球科学学院地质科学系教授 Marc Hesse。
　　这些盐水池存在于贝壳中的一些地方，由于海洋中的对流，一些冰会融化。 在这些水池上方形成了欧罗巴著名的上镜 混沌地形。
　　( NASA/JPL-Caltech/凯文 M. 吉尔)
　　混沌地形覆盖了欧罗巴冰冻表面的约 25%。混沌地形是山脊、裂缝、断层和平原混杂在一起的地方。
　　混乱地形的确切原因尚不清楚，尽管它可能与不均匀的地下加热和融化有关。欧罗巴的一些最具标志性的图像突出了这一奇异美丽的特征。
　　科学家们认为欧罗巴的冰盖大约有 15 到 25 公里（10 到 15 英里）厚。2011 年的一项研究发现 ，木卫二上的混沌地形可能位于冰下仅 3 公里（1.9 英里）的巨大液态水湖之上。
　　这些湖泊不直接与地下海洋相连，但可以流入其中。根据这项新研究，咸水湖可以与地表氧气混合，随着时间的推移，可以将大量氧气输送到更深的地下海洋。
　　＂我们的研究将这一过程置于可能的领域，＂黑塞说。＂它为被认为是欧罗巴地下海洋可居住性的突出问题之一提供了解决方案。＂
　　研究人员在他们的模拟中展示了氧气是如何通过冰运输的。
　　上图：   该图显示了氧化剂是如何在欧罗巴地表冰中产生和分布的。辐射分解将 H 2 O溅射成 H 2和 O，而 O 重新结合成 O 2。一些 O 2被释放到月球大气中，但大部分返回冰冷的风化层并被困在气泡中。气泡是氧化剂的主要近地表储层。几千年来，这些气泡可以进入海洋。
　　富含氧气的盐水以孔隙度波的形式移动到地下海洋。孔隙波通过暂时扩大冰中的孔隙，然后迅速再次封闭，将盐水输送通过冰。数千年来，这些孔隙波将富氧盐水输送到海洋。
　　混沌地形与氧气运输之间的关系并不完全清楚。但科学家认为，潮汐加热引起的对流上升流部分融化了冰层，表现为地表混乱的混沌地形。盐水下的冰必须熔化或部分熔化，富氧盐水才能排入海洋。
　　＂为了让这些盐水排出，下面的冰必须是可渗透的，因此部分融化。以前的研究表明，潮汐加热会将木卫二冰壳对流部分的上升流温度提高到纯冰的熔点，＂作者写道。
　　信中说： ＂鉴于底辟上升流上可能形成混乱的地形 ，下面的冰部分融化是合理的。 ＂ 连接冰中 NaCl 的存在可能会增加融化量。
　　木卫二的表面非常寒冷，但还不够冷，无法快速重新冻结，以至于氧气无法在盐水中运输。在月球的两极，温度永远不会超过负 220 摄氏度（370 华氏度）
　　但该模型的结果＂……表明在地表重新冷冻太慢，无法阻止盐水的排放并防止氧化剂输送到内部海洋。＂
　　虽然木卫二表面的冰是凝固的固体，但它下面的冰是对流的，这会延迟结冰。一些研究表明， 海底可能是火山活动的。
　　该研究表明，木卫二表面吸收的大约 86% 的氧气进入了海洋。在月球的历史上，这个百分比可能发生了很大变化。
　　但研究人员的模型产生的最高估计创造了一个与地球非常相似的富含氧气的海洋。有什么东西生活在冰下吗？
　　美国宇航局喷气推进实验室 (JPL) 的研究科学家、行星内部和地球物理学组的主管史蒂文·万斯 (Steven Vance)说： ＂想到某种有氧生物就生活在冰下是很诱人的。＂
　　凯文·汉德 (Kevin Hand) 是众多对欧罗巴、它的生命潜力以及即将到来的欧罗巴快船任务非常感兴趣的科学家之一。Hand 是 NASA/JPL 的科学家，他的工作重点是欧罗巴。他希望黑塞和他的研究人员已经解决了冰冻月球海洋中的氧气问题。
　　＂我们知道木卫二的表面有有用的化合物，比如氧气，但它们会进入下面的海洋，在那里生命可以使用它们吗？＂ 他问。＂在黑塞和他的合作者的作品中，答案似乎是肯定的。＂
　　Europa Clipper 可以提出哪些问题来证实这些发现？
　　快船是第一个致力于欧罗巴的任务。我们认为我们知道很多关于欧罗巴的事情，但我们无法证实。Clipper 旨在解决三个更大的目标： 调查海洋的成分以确定它是否具有维持生命的必要成分。 调查月球的地质情况，了解表面是如何形成的，包括混沌地形。 确定冰壳的厚度以及其内部和下方是否有液态水。他们还将确定海洋如何与地表相互作用：海洋中是否有任何东西通过贝壳上升到顶部？是否有任何来自地表的物质进入海洋？
　　最后一点说明了氧气从地表到海洋的潜在运输。Europa Clipper 将携带十种仪器，它们将共同解决这些问题。
　　行星探索/欧罗巴的 质谱仪 (MASPEX) 在欧罗巴的氧气传输方面特别有趣。
　　＂MASPEX 将从欧罗巴附近的气体中获得关键答案，例如欧罗巴表面、大气和疑似海洋的化学成分，＂该仪器的网页解释道。＂MASPEX 将研究木星的辐射如何改变木卫二的地表化合物，以及地表和海洋如何交换物质。＂
　　MASPEX 和 Europa Clipper 的其他仪器可能会确认氧气从地表到海洋的运输，如果那里有生命，生命就可以使用它。
　　但我们将不得不等待一段时间。
　　Europa Clipper 计划于 2024 年 10 月发射，直到 5.5 年后才会到达木星系统。一旦到达那里，其科学阶段预计将持续四年。所以在我们获得所有数据之前可能是 2034 年。
　　与此同时，像这样的研究会激发我们的胃口。