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木卫二为什么可能存在生命,它是否具有宜居性?

2023-01-23科技

如果木卫二存在一个像地球一样含氧的海洋,那么氧化剂需要从木卫二的表面冰层向下传播。实现这一目标的一种可能是通过木卫二上发生的地质过程中向下的地表物质运输。科学家们计算出,如果从冰层表面向下运输氧气的循环过程每三千万到七千万年发生一次,木卫二可以保持含氧海洋,并且每五亿年从冰层表面向下运输氧气的循环至少保持部分含氧海洋。

木卫二为什么可能存在生命,它是否具有宜居性?

木卫二内部模型,全球海洋位于月球冰壳下方。它将包含地球上海洋和河流总和的两倍的水。[来源:NASA/JPL]

木卫二表面的冰层是否在其历史上不断重塑?或者在相对较近的地质年代,是否有一些灾难性的过程?我们无从而知,因为木卫二全球范围内不存在已知的古老的表面,这些都是未解决的重大问题,这些问题也反映了我们对木卫二冰壳的理解十分有限。

木卫二为什么可能存在生命,它是否具有宜居性?

木卫二表面遥感假彩色图像。[来源:NASA/JPL]

目前,我们了解到冰壳在地表附近是冷而坚硬的,在地质应力的作用下会产生裂缝和断层。在海洋界面附近,冰壳是温暖的,它可能发生固态冰对流(局部冰块在地下浮力的作用下发生上升和下降的运动),这一过程类似于地球上的地幔对流。木卫二的突出地带是横切周围地形的山脊和沟槽组成的板状伸展带,推测是通过类似于地球上海洋中脊扩散的机制而打开的。在脆性冰厚而坚固的地方,冰断裂形成断裂带,破坏了原始地形。在易碎冰薄而脆弱的地方,温暖的内部海洋物质可能暴露在表面。

木卫二为什么可能存在生命,它是否具有宜居性?

木卫二的剖面图(版权:艺术家:杰夫·恩特鲁普)

科学家们关注的主要难题仍然是预测物质从木卫二冰壳表面输送到内部海洋的数量和频率。如果木卫二的表面通过持续的内生过程不断更新,人们就会期望有重复或循环的地质表面变形的迹象。相反,木卫二似乎已经从记录在其脊状平原上的全球表面变形,转变为局部的混乱和脊的形成。这可能表明一个全局扰动的物体回到平衡状态,消耗持续的全局变形所需的能量。由于没有明确的近地表融化观测和罕见的明显收敛构造,未来对可能的地质运输机制的研究和观测对于了解木卫二的宜居性至关重要。


(柳墨小居士 文)