南極冰架下的碎晶冰。這種鬆散、純淨的「水下冰晶」可能構成了木星衛星歐羅巴的大部分冰層。

木星著名的冰衛星的外殼可能部分是由純淨的水下冰晶漂浮起來而不是落下形成的。

發表在 8 月號 Astrobiology 雜誌上的一項新研究發現,木衛二歐羅巴的冰殼可能部分是由「碎晶冰 (frazil ice) 」構成的。「碎晶冰」是一種鬆散的冰晶堆積物,在地球的冰層下面也會堆積,這種碎晶冰所含的鹽分只有從冰架本身生長出來的冰中的一小部分,這表明木衛二冰層的鹽分可能比以前認為的要少。

「當我們探索木衛二時,我們對其海洋的鹽度和成分感興趣,因為這是決定其潛在可居住性,甚至是發現可能生活在那裡的生命類型的因素之一。」研究的主要作者 德克薩斯大學地球物理研究所的一名研究生研究員 Natalie Wolfenbarger 在一份聲明中說。

對於天體生物學家來說,歐羅巴是太陽系中最有趣的天體之一。 據 NASA 稱,這顆衛星被 40 至 100 英里(60 至 150 公里)深的海洋所覆蓋,覆蓋著 10 至 15 英里(15 至 25 公里)厚的冰殼。 根據 NASA 的數據,木衛二的面積是地球的四分之一,但其表面寬闊的海洋所含的水量可能是地球海洋的兩倍,這使得木衛二成為尋找外星生命的好地方。

NASA 新的軌道器 Europa Clipper 將於 2024 年 10 月發射,飛越這顆冰衛星,看看它是否是適合生命的棲息地。德克薩斯大學奧斯汀分校的科學家們正在領導開發 Europa Clipper 破冰雷達儀器,該儀器將觀察冰層及其下方的海洋。

作為這項工作的一部分,研究人員想了解冰層的結構。

他們模擬地球的情況,研究南極洲冰層下,冰形成的兩種主要方式:一種形式是凝結冰,從冰架表面形成;另一種是碎晶冰,在寒冷的海水中形成,並像反向的雪一樣以片狀形式向上漂浮,最終被困在冰層下。

歐羅巴和南極洲一樣,可能具有較低的溫度梯度,這意味著溫度隨深度變化很小。

Wolfenbarger 發現,在這些條件下,碎晶冰很常見,特別是在裂谷或裂縫中冰變薄的地方。如果碎晶冰在歐羅巴上也很常見,那麼它可能會對木衛二冰殼的組成產生很大的影響。

凝結冰可能含有周圍海水中 10% 的鹽分,而碎晶冰則要純淨得多,只含有它所形成的海水中 0.1% 的鹽分。

這種低鹽冰不僅會影響歐羅巴冰殼的結構和強度,還會影響 Europa Clipper 雷達穿透冰層的能力。

NASA 噴氣推進實驗室(JPL)的研究科學家 Steve Vance 沒有參與這項研究,不過他在聲明中說:「這篇論文為思考海洋世界及其運作方式開闢了全新的可能性,它為我們如何準備 Europa Clipper 對冰的分析奠定了基礎。」

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參考資料:

  1. Pappas, S., (16 August 2022). Jupiter’s Ice Moon Europa Probably Has Upside Down, Underwater Snow. ScienceAlert
  2. Pappas, S., (16 August 2022). Europa’s icy shell may be made from pure underwater snow. Live Science
  3. 圖片來源:https://helenglazer.com (2015) / from the project “Walking in Antarctica”
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