木衛二上的混沌地形可能正在將氧氣運送到它的地下海洋

美國德克薩斯大學奧斯汀分校（University of Texas at Austin）傑克遜（Jackson）地球科學學院地質科學系由馬克·黑斯（Marc Hesse）教授領導的一組研究人員稱，木衛二（Europa）冰殼內的鹽水可能會將氧氣輸送到冰層覆蓋的液態水海洋中，在那裡它可能有助於維持外星生命。

這個理論已經有其他人提出過，但研究人員通過建立世界上第一個基於物理的過程電腦模擬來進行測試，在木衛二的混沌地形下，氧氣在鹽水上搭順風車，由覆蓋四分之一冰冷世界的裂縫、山脊和冰塊進入地下海洋。

結果顯示，機制不僅可能運輸氧氣，而且帶入木衛二海洋的氧氣量可能與今天地球海洋中的氧氣量相當。黑斯表示，我們的研究將這一過程帶入可能的領域，它為木衛二地下海洋可居住性的問題，提供解決方案。

木衛二是尋找外星生命的最佳地點，因為科學家已經檢測到氧氣和水的跡象，以及可以作為營養物質的化學物質。然而，木衛二的冰殼（估計約二十四公里厚）充當水和氧氣之間的屏障，氧氣是由陽光和木星的帶電粒子撞擊冰冷的表面產生。

如果我們所知道的生命存在於海洋中，就需要有一種方法可以讓氧氣到達它。根據黑斯的說法，從現有的證據，最合理的情況是氧氣由鹽水或鹽水攜帶入地下海洋。

科學家認為，在木衛二的冰殼部分融化形成鹽水的區域上方形成了混沌地形，鹽水可以與地表的氧氣混合。研究人員建立的電腦模型顯示在混沌地形形成後鹽水會發生什麼事。

模型顯示鹽水以一種獨特的方式排出，採取孔隙波的形式，導致冰中的孔隙暫時擴大，讓鹽水在密封之前通過。黑斯將這個過程比作經典的卡通片，即一團水順著花園水管流下。

這種運輸方式似乎是一種將氧氣帶入冰層的有效方式，86%的氧氣在木衛二的地表吸收，隨著海浪一路流向海洋。但是現有數據允許在其歷史上輸送到木衛二海洋的各種氧氣水平，估計範圍為一萬倍。最高估計將使木衛二地下海洋中的氧氣含量與地球海洋中的含量相似，這會提高希望氧氣有可能支持隱藏的海洋中的生命。

黑斯說：「美國太空總署即將在2024年發射升空的木衛二快船任務可能有助於改進對這顆冰冷衛星上生命的氧氣和其它成分的估計。」我們知道木衛二的表面有有用的化合物，比如氧氣，但它們會進入下面的海洋，在那裡生命可以使用它們嗎？他說的答案似乎是肯定。

【圖、文：節錄譯自美國德克薩斯大學奧斯汀分校2022年3月24日新聞公佈】研究全文刊登在2022年2月10日出版的《地球物理研究快報》；標題是：Downward Oxidant Transport Through Europa's Ice Shell by Density-Driven Brine Percolation