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  • 新发现!木卫二冰层下的海洋中可能富含食盐

    专家证实这个星球有一物与地球一模一样,真相居然如此

    哈勃望远镜的观测,支持木卫二的表面有氯化钠存在。这是木卫二的地下海洋含有大量氯化钠——又称食盐——的有力证据,也是表明这颗卫星具备存在地外生命条件的又一线索。

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    木卫二,看上去有点咸

    “木卫二地下海洋的宜居程度取决于它的化学组成,而这很可能在这颗星球年轻的地表上得到体现。”一项发表在《科学进展》上的新研究如此写道。的确,木星的这颗卫星拥有覆盖全球的液态水海洋,就位于薄薄的冰层之下。这也让我们有理由猜测,那些存在于地表的物质同样也存在于冰层下的海洋之中。木卫二隐藏的富含化学物质的环境提供了“一个探索太阳系内部栖息地的有趣机会”,据研究人员所说。这项研究是由加州理工大学的行星科学家萨曼莎·特伦波牵头的。

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    研究表明,这些地表物质其实很可能是岩盐(氯化钠),也就是平常所见的食盐。之前由伽利略号所搭载的近红外测绘光谱仪完成的观测表明木卫二表面分布有硫酸盐,但没有证据可以表示这些盐类是来自于木卫二的地下。与研究有异的是,氯化钠是被发现于那些“混乱地区”,在那里,地表与地下之间物质与水分的交换混合是很有可能发生的。

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    “这从几个方面改变了我们对木卫二的印象:它表面有什么盐分、海洋中又有什么盐分。”康奈尔大学的行星科学家乔纳森·鲁奈(他并未参与此项研究)在给《天文在线》杂志(美国科普刊物——译者注)的电子邮件中说,“从伽利略号发射以来,人们一直认为硫酸镁是最重要的盐分。但现在看来,应该是食盐才对!”

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    有关氯化钠的问题,除了它有带来高血压和心脏病的风险这一点以外,就是它对天文学家来说几乎是“隐形”的,这是由于它在红外波段表现不出任何易于识别的光谱学特征。

    “食盐是白色的,在可见光谱中毫不突出,”特伦波教授在给《天文在线》杂志的邮件里解释道,“但当食盐被高能带电粒子轰击时,就像我们知道在木卫二上发生的那样,它会变色并发出独特的光谱信号,这样我们就能用哈勃望远镜看到它。”

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    事实上,木卫二就暴露在太阳和木星的辐射之下,被辐射激发的食盐可以在450纳米的吸收波段发出特定的光谱信号。

    “我们使用哈勃太空望远镜获得了木卫二表面第一张空间分辨(即考虑到了距离的)可见波长的光谱,目的是寻找氯化物的特征信号,”特伦波说,“具体一点,我们使用了一台名为STIS(Space Telescope Imaging Spectrograph,太空望远镜影像摄谱仪)的设备。木卫二表面反射的阳光的光谱上有一个明显的吸收特征,波长就在450纳米附近,表示激发态氯化钠的存在。”

    由于这项数据是空间分辨的,特伦波的研究组能够在木卫二地表定位氯化物特征的所在,从而确定食盐都分布在哪些区域。很重要的一点,食盐大部分是被发现在新的“混乱地区”周围——这个词最初用来代指月球表面冰层发生了漂移或严重破坏的地区。地下的物质上升,破坏了地表冰层,造就了“混乱地区”。相同地,由于木卫二地下海洋中的物质在这些地方涌出地面,“‘混乱地区’将会最好地反映出(木卫二)内部的构造,”特洛波说。

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    木卫二表面新生成的“混乱地区”,由伽利略号拍摄

    同样重要的是,特伦波的研究组也在实验室中进行了一些实验,来探究氯化钠如何产生颜色,来探究氯化钠是如何产生颜色,并因此在星球周边的强辐射环境中产生一个可探测的光谱信号的。鲁奈说他“被作者们完成的大量实验室工作所吸引了”,这些工作能把哈勃望远镜的数据转化为关于氯化钠的信息。

    但总而言之,只是从地表发现了盐类物质还不能说明它们来自地下。特伦波说她的研究组“很有信心”,可以肯定这些盐分主要来自于星球内部的海洋。但是他们不能说“表面有氯化钠就代表地下海洋中氯离子是主要成分”,并且这是因为我们不知道地表和地下的物质之间“到底有多么直接的关系,即便是掌握了‘混乱地区’的证据。”

    弗兰·巴格纳尔,科罗拉多大学的天体物理与行星科学教授,对这项新研究表示赞赏,她说作者们“既有良好的数据支持,又有周到诚实的性格。”她表示这是“证据之链的关键一环”,用于证明木卫二的海洋在很大意义上——很可能是宇宙生物学的层面——十分有趣,这些是她在给《天文在线》杂志的邮件里提到的。巴格纳尔被研究者们对一个细小信号背后有关信息的不懈探索打动了,她补充道:“虽然那看起来就是海盐,但正如他们所说,一切还未成定局。”

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    美国宇航局准备在2020年代发射的飞船“木卫二快帆”号,艺术想象图

    关于这一点,巴格纳尔分享了一些有关下一步进展的观点,包括美国宇航局准备在2020年代发射的飞船“木卫二快帆”号身上的重要使命。

    “接下来的重头戏是木卫二快帆号,它将数次飞近木卫二,(完成)各种各样的复杂任务:拍摄地表的地质学图像、寻找能识别看上去是从地表冰层中裂纹中涌出来的‘棕色物质’的特征信号——并用雷达估测冰层的厚度,如果可能的话,”她说,“在快帆号完成这些任务时——大约在二零年代末、三零年代初——我们就有了充分的知识,可以向木卫二发射着陆器,并一举破解木卫二地表的所有谜团。”

    参考资料

    1.WJ百科全书

    2.天文学名词

    3. George Dvorsky-北河三

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