韋伯望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)表明，木衛(wèi)二的冰殼是一個動態(tài)景觀，其中的冰在宇宙轟擊下結(jié)晶并重塑。在像塔拉地區(qū)這樣的混沌地形中，存在著包括食鹽和二氧化碳在內(nèi)的奇異化學(xué)物質(zhì)，這表明深層地下海洋的物質(zhì)正在泄漏到地表。這進(jìn)一步提供了令人信服的新證據(jù)，證明木衛(wèi)二在其破碎且不斷演化的地殼之下隱藏著一個可能適宜居住的海洋。

木衛(wèi)二表面的冰層不斷移動，二氧化碳和鹽等奇異的化合物表明其下方存在深海活動。圖片來源：NASA/ESA/K. Retherford/SWRI

由西南研究所的烏吉瓦爾·勞特博士領(lǐng)導(dǎo)的新實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)正在幫助科學(xué)家們揭開木衛(wèi)二——這顆令人著迷的冰凍衛(wèi)星的秘密。這些發(fā)現(xiàn)支持了詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡 (JWST) 最近的觀測結(jié)果，該望遠(yuǎn)鏡探測到了木衛(wèi)二冰凍表面的驚人變化。事實(shí)證明，這顆衛(wèi)星表面的冰并非靜止的——它在某些地方正在積極結(jié)晶，而在其他地方則保持無序狀態(tài)。這些變化可能表明，宇宙力量和內(nèi)部活動共同重塑了冰層。

在地球上，水會凍結(jié)成一種有序的結(jié)構(gòu)，稱為結(jié)晶冰。但在太空中，木衛(wèi)二的表面不斷受到來自木星強(qiáng)磁場的帶電粒子的轟擊。這種輻射擾亂了冰的結(jié)構(gòu)，形成了一種更加混亂的形式，稱為非晶態(tài)冰。科學(xué)家現(xiàn)在認(rèn)為，這兩種形式的冰在木衛(wèi)二上都存在，并且會隨著時間的推移而發(fā)生變化。

為了更好地理解這種冰的轉(zhuǎn)變，勞特的團(tuán)隊進(jìn)行了模擬類似木衛(wèi)二環(huán)境的詳細(xì)實(shí)驗(yàn)。這些測試揭示了冰在結(jié)晶態(tài)和非結(jié)晶態(tài)之間轉(zhuǎn)變的速度，尤其是在被稱為“混沌地形”的崎嶇地區(qū)——這些地區(qū)充滿了錯綜復(fù)雜的山脊、裂縫和破碎的平原。結(jié)合詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的最新數(shù)據(jù)，這些結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了地表之下隱藏著某種非同尋常的東西：一個巨大的液態(tài)海洋。

多年來，研究人員一直認(rèn)為木衛(wèi)二的表面覆蓋著一層非常薄的非晶態(tài)冰，剛好覆蓋下方的結(jié)晶冰。但這項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)了令人驚訝的發(fā)現(xiàn)——結(jié)晶冰不僅出現(xiàn)在地表之下，也出現(xiàn)在地表之上，尤其是在一個被稱為塔拉區(qū)域（Tara Regio）的區(qū)域。

由西南研究所烏吉瓦爾·勞特博士領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)提供了證據(jù)，支持詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）最近收集的光譜數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)表明木星衛(wèi)星木衛(wèi)二的冰面正在不斷變化。JWST顯示，木衛(wèi)二不同區(qū)域的冰形成速度不同，例如塔拉區(qū)域，那里的地表和地下都存在結(jié)晶冰（顏色較淺）。圖片來源：西南研究所

“我們認(rèn)為，木衛(wèi)二表面多孔且某些區(qū)域溫度足夠高，足以讓冰快速重結(jié)晶，”該論文的主要作者、約翰·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的光譜學(xué)家理查德·卡特賴特博士說道。“此外，在這個通常被稱為混沌區(qū)域的同一區(qū)域，我們發(fā)現(xiàn)了許多其他不尋常的物質(zhì)，包括氯化鈉（如食鹽）的最佳證據(jù)，這些物質(zhì)可能源自其內(nèi)部海洋。我們還發(fā)現(xiàn)了木衛(wèi)二上存在二氧化碳和過氧化氫的一些最有力證據(jù)。這個地方的化學(xué)性質(zhì)確實(shí)奇特而令人興奮。”

“我們的數(shù)據(jù)強(qiáng)烈表明，我們所看到的物質(zhì)必定來自木衛(wèi)二內(nèi)部，或許來自木衛(wèi)二厚冰殼下方近20英里（30公里）的地下海洋，”勞特說道。“這片破碎的表面物質(zhì)區(qū)域可能表明，地質(zhì)過程將地下物質(zhì)從下方推上來。當(dāng)我們在地表看到二氧化碳的證據(jù)時，我們認(rèn)為它一定來自地表以下的海洋。越來越多的證據(jù)表明，木衛(wèi)二冰殼下方存在液態(tài)海洋，這使得我們能夠繼續(xù)深入了解這一現(xiàn)象，并為此感到興奮。”

例如，在該地區(qū)發(fā)現(xiàn)的二氧化碳包括最常見的碳類型，其原子質(zhì)量為 12，包含 6 個質(zhì)子和 6 個中子，以及更稀有、更重的同位素，其原子質(zhì)量為 13，包含 6 個質(zhì)子和 7 個中子。

“這些13CO2從何而來？這很難解釋，但所有線索都指向其內(nèi)部起源，這與其他關(guān)于在塔拉地區(qū)檢測到的12CO2來源的假設(shè)一致。”卡特賴特說道。

編譯自/ScitechDaily