新啟示破滅了木星冰冷月球上外星生命的希望

木星冰冷的衛(wèi)星歐羅巴長期以來一直被認(rèn)為是太陽系中最宜居的世界之一?，F(xiàn)在，朱諾號(hào)木星任務(wù)首次直接對(duì)其大氣層進(jìn)行了詳細(xì)采樣。

結(jié)果，發(fā)表于自然天文學(xué)，表明木衛(wèi)二冰冷的表面產(chǎn)生的氧氣比我們想象的要少。

有很多理由對(duì)在木衛(wèi)二上發(fā)現(xiàn)微生物生命的可能性感到興奮。伽利略任務(wù)的證據(jù)表明，月亮有一片海洋在其冰冷的表面下，含有大約兩倍于地球海洋的水量。

此外，從木衛(wèi)二數(shù)據(jù)得出的模型表明，其海底與巖石接觸，使水-巖石的化學(xué)相互作用成為可能產(chǎn)生能量，使其成為生命的主要候選者。

與此同時(shí)，望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)揭示了一個(gè)微弱的，富氧氣氛.看起來也好像噴發(fā)的水柱間歇性地從海洋。并且有一些證據(jù)表明存在基本化學(xué)元素在地表——包括碳、氫、氮、氧、磷和硫——被地球上的生命使用。其中一些可能從大氣和地表滲入水中。

木衛(wèi)二及其海洋的加熱部分歸功于月球圍繞木星的軌道，它產(chǎn)生潮汐力來加熱原本寒冷的環(huán)境。

盡管木衛(wèi)二擁有生命的三種基本成分——水、正確的化學(xué)元素和熱源——但我們還不知道生命是否有足夠的時(shí)間發(fā)展。

我們太陽系中的另一個(gè)主要候選者是火星這羅莎琳德·富蘭克林火星車在2028年的目標(biāo)。生命可能是從火星開始的與它在地球上同時(shí)發(fā)生，但后來可能由于氣候變化.

第三位候選人是土星的衛(wèi)星土衛(wèi)二，卡西尼-惠更斯任務(wù)在那里發(fā)現(xiàn)了來自地下咸海的水柱，也與巖石接觸在海底。

巨人是最接近第四名的亞軍，濃厚的氣氛有機(jī)化合物，包括碳?xì)浠衔锖屯辛郑诟叽髿庵姓Q生。然后這些漂浮到表面，用生命的成分涂上它。

缺氧

朱諾號(hào)任務(wù)擁有最好的帶電粒子儀器到目前為止，發(fā)送到木星。它可以測(cè)量表面帶電粒子的能量、方向和組成。土星和土衛(wèi)六的類似儀器找到索林斯（一種有機(jī)物質(zhì)）在那里。

但他們也測(cè)量了粒子，這些粒子暗示了土星衛(wèi)星Rhea和Dione的大氣層，以及土衛(wèi)六和土衛(wèi)二的大氣層。

這些粒子被稱為拾取離子.行星大氣由中性粒子組成，但大氣層的頂部在陽光下通過與其他粒子的碰撞而“電離”（意味著它失去電子），形成離子（失去電子的帶電原子）和自由電子。

當(dāng)?shù)入x子體 – 構(gòu)成第四個(gè)的帶電氣體物質(zhì)狀態(tài)除了固體、液體和氣體——流過新形成的離子的大氣層之外，它還會(huì)用電場擾亂大氣層，從而加速新離子——這是離子拾取過程的第一部分。

然后，這些拾取離子在行星磁場周圍盤旋，通常從大氣中消失，而一些離子撞擊表面并被吸收。在38億年前火星的磁場消失后，拾取過程已經(jīng)清除了火星大氣中的粒子。

歐羅巴也有取貨流程。新的測(cè)量結(jié)果顯示了從地表和大氣中吸收分子氧和氫離子的跡象。其中一些從木衛(wèi)二中逸出，而另一些則撞擊冰冷的表面，增加了表面和表面下的氧氣量。

這證實(shí)了氧和氫確實(shí)是木衛(wèi)二大氣的主要成分——這與遠(yuǎn)程觀測(cè)一致。然而，測(cè)量結(jié)果表明，地表釋放到大氣中的氧氣量僅為每秒約12公斤，處于早期估計(jì)的低端，從每秒約5公斤到1,100公斤。

這表明地表受到的侵蝕非常小。測(cè)量結(jié)果表明，這可能僅相當(dāng)于每百萬年木衛(wèi)二表面的1.5厘米，這比我們想象的要少。因此，由于拾取過程，木衛(wèi)二不斷失去氧氣，只有少量的額外氧氣從表面釋放出來補(bǔ)充氧氣，最終回到表面。

那么，這對(duì)它承載生命的機(jī)會(huì)意味著什么呢？一些被困在地表的氧氣可能會(huì)進(jìn)入地下海洋，以滋養(yǎng)那里的任何生命。但根據(jù)該研究對(duì)整體氧氣損失的估計(jì)，這應(yīng)該低于之前估計(jì)的每秒0.3kg-300kg。

2022 年 9 月 29 日記錄的這一比率是否正常還有待觀察。也許它不能代表月球上的整體氧氣。羽流的噴發(fā)、軌道位置和上游條件可能在某些時(shí)候分別增加和減少速率。

美國宇航局的歐羅巴快船任務(wù)，將于今年晚些時(shí)候發(fā)射，Juice任務(wù)將在木衛(wèi)三軌道上兩次飛越木衛(wèi)二，將能夠跟蹤這些測(cè)量結(jié)果，并提供有關(guān)木衛(wèi)二宜居性的更多信息。

安德魯·科茨，物理學(xué)教授，穆拉德空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)室副主任（太陽系），倫敦大學(xué)學(xué)院

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