科學家在歐羅巴表面附近發(fā)現(xiàn)有水的證據(jù)

捕捉到格陵蘭島“雙脊”特征形成的穿冰雷達觀測表明，歐羅巴的冰殼在表面常見的類似特征下可能有大量的水袋。這些發(fā)現(xiàn)于當?shù)貢r間4月19日發(fā)表在《自然通訊》上，對于探測這個木衛(wèi)二衛(wèi)星外部的潛在宜居環(huán)境可能具有說服力。

“由于它更接近表面，在那里你可以從太空、其他衛(wèi)星和木衛(wèi)二的火山中獲得有趣的化學物質(zhì)，如果外殼中存在水袋就有可能出現(xiàn)生命的機會，”這項研究的論文第一作者、斯坦福大學地球、能源和環(huán)境科學學院地球物理學副教授Dustin Schroeder說道，“如果我們在格陵蘭島看到的機制是這些事情在木衛(wèi)二上發(fā)生的方式，這表明到處都有水。”

一個地球上的類似物

在地球上，研究人員使用機載地球物理儀器分析極地地區(qū)以了解冰原的增長和退縮如何影響海平面上升。該研究區(qū)域的大部分發(fā)生在陸地上，在那里，冰原的流動受制于復雜的水文學--如動態(tài)的冰川下湖、表面融化池和季節(jié)性的排水管道--這帶來了海平面預測的不確定性。

由于陸地上的次表層跟歐羅巴的液態(tài)水次表層海洋相當不同，所以當實驗室小組在介紹歐羅巴時，研究的共同作者們驚訝地注意到，在冰冷衛(wèi)星上形成的條紋看起來跟格陵蘭島冰原表面的一個小特征極為相似，而該小組已經(jīng)詳細研究過這個冰原。

Schroeder說道：“當我們看到這些微小的雙脊時，我們正在研究跟氣候變化及其對格陵蘭島表面的影響完全不同的東西--而且我們能夠看到這些脊從‘未形成’到‘形成’?！?/p>

經(jīng)過進一步檢查，他們發(fā)現(xiàn)格陵蘭島上被稱為雙脊的“M”形山峰可能是歐羅巴上最突出特征的一個縮影。

突出的和普遍的

歐羅巴的雙脊在月球的冰面上出現(xiàn)了戲劇性的裂痕，峰頂達到近1000英尺，并被大約半英里寬的山谷隔開。自從伽利略航天器在20世紀90年代拍攝到這顆星球表面的照片以來，科學家們已經(jīng)知道了這些特征，但一直未能對它們是如何形成的作出明確的解釋。

通過對NASA的IceBridge行動在2015年至2017年收集的表面高程數(shù)據(jù)和穿冰雷達的分析，研究人員揭示了格陵蘭島西北部的雙脊是如何產(chǎn)生的--當時冰層在一個受壓液態(tài)水的口袋周圍斷裂，該口袋在冰層內(nèi)部重新凍結(jié)進而導致兩個山峰上升為獨特的形狀。

“在格陵蘭島，這個雙脊形成于一個地表湖泊和溪流的水經(jīng)常排入近地表并重新凍結(jié)的地方。類似的淺水區(qū)在歐羅巴上形成的一種方式可能是通過來自地下海洋的水通過裂縫被迫進入冰殼--這將表明在冰殼內(nèi)可能有合理數(shù)量的交換發(fā)生，”這項研究的論文 第一作者、斯坦福大學電氣工程系博士生Riley Culberg說道。

滾雪球式的復雜性

歐羅巴的外殼似乎并不像一塊惰性的冰塊，而是經(jīng)歷了各種地質(zhì)和水文過程--這一想法得到了這項研究和其他研究的支持。一個動態(tài)的冰殼支持可居住性，因為它有利于地表下的海洋和來自鄰近天體的營養(yǎng)物質(zhì)在地表積累的交換。

研究報告的共同作者Gregor Steinbrügge指出：“人們研究這些雙脊已經(jīng)有20多年了，但這是我們第一次真正能在地球上觀察到類似的東西并看到大自然發(fā)揮它的魔力。我們正在向了解什么過程實際上主導著歐羅巴冰殼的物理和動力學的方向邁出更大的一步。”據(jù)悉，他是NASA噴氣推進實驗室(JPL)的行星科學家，在斯坦福大學做博士后研究時開始從事這個項目。

研究人員指出，他們對雙脊如何形成的解釋是非常復雜的，如果沒有地球上的類似物他們不可能設(shè)想到這一點。

Schroeder說道：“如果沒有看到它在格陵蘭島發(fā)生，我們在這篇論文中提出的機制幾乎是過于大膽和復雜?！?/p>

這些發(fā)現(xiàn)為研究人員提供了一個雷達信號，其可以使用穿冰雷達快速檢測這個雙脊形成的過程，而穿冰雷達是目前計劃從太空探索歐羅巴的儀器之一。

“我們是許多假設(shè)之上的另一個假設(shè)--我們只是有一個優(yōu)勢，即我們的假設(shè)有一些來自地球上類似特征形成的觀察結(jié)果來支持它。它為一個非常令人興奮的發(fā)現(xiàn)開辟了所有這些新的可能性，”Culberg說道。