木衛(wèi)二上氧氣可能比我們想象的要少

木衛(wèi)二上有氧氣么？

揭秘木衛(wèi)二氧氣含量

天文學(xué)家之前估計(jì)木星衛(wèi)星每秒產(chǎn)生2000磅氧分子，但是新的測量結(jié)果表明木衛(wèi)二實(shí)際氧含量比這低得多。

9月29日，宇航局朱諾號執(zhí)行任務(wù)時(shí)近距離飛越月球時(shí)拍攝了木星衛(wèi)星歐羅巴。拍攝圖像時(shí)，朱諾號距離月球表面945英里（1500公里）。

（圖片來源：航空航天局/加州理工學(xué)院噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室/西南研究院/海量存儲系統(tǒng) BY-NC-SA 2.0的圖像處理）

3月4日星期一，科學(xué)家宣布他們已經(jīng)測量了木星衛(wèi)星木衛(wèi)二周圍存在多少分子氧——即人類在地球上所呼吸的氧氣類型。盡管研究人員曾預(yù)估木衛(wèi)二的氧含量，該研究團(tuán)隊(duì)表示這是首次對其進(jìn)行直接測量。

簡而言之，測量結(jié)果并沒有預(yù)計(jì)的那樣高。這是否意味著木衛(wèi)二歐羅巴在其冰殼下隱藏著一個(gè)巨大的咸水海洋？是否不像人們所希望的那樣對生命的出現(xiàn)那么友好？或者至少不是人們所熟知生命方式？雖然這些推測不一定符合實(shí)際情況，但研究討論必然是十分有趣的，需要進(jìn)一步研究。

對氧含量的研究中，之前對木衛(wèi)二歐羅巴氧含量的預(yù)測是通過測量月球釋放的氧含量得來的。與由兩個(gè)氧原子組成的分子氧不同，原子氧僅由一個(gè)氧原子組成。地球生命無法呼吸原子氧，但科學(xué)家們認(rèn)為，研究木衛(wèi)二歐羅巴上存在多少原子氧，有助于確定木衛(wèi)二總氧氣含量的上限。

除了其他一些遠(yuǎn)程觀測分析外，通過上述推理，對木衛(wèi)二整個(gè)行星的氧氣總含量的上限有了清晰的認(rèn)知，——新的研究同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了預(yù)測木衛(wèi)二氧含量范圍更為精準(zhǔn)的方法。幸而有宇航局的朱諾號探測器，以及所取得的少量的冰，研究人員得以直接測量木衛(wèi)二歐羅巴的氧含量。

總的說來，正如研究團(tuán)隊(duì)在研究摘要中解釋的那樣，木衛(wèi)二歐羅巴表面的水質(zhì)冰殼極有可能經(jīng)歷了水分裂過程。某些反應(yīng)可能會將木衛(wèi)二上部分冷凍水分子轉(zhuǎn)化為分子氫（由兩個(gè)氫原子組成）和分子氧。如果這種反應(yīng)真實(shí)存在，木衛(wèi)二周圍會產(chǎn)生一些氧和氫離子，因其會攜帶電荷。該理論有著扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，因?yàn)槟拘l(wèi)二的行徑軌道，使其穿過木星的輻射帶之一，這條輻射帶上存在大量帶電粒子，帶電粒子撞擊木衛(wèi)二表面，會觸發(fā)水分裂過程。

這張插圖顯示了來自木星的帶電粒子撞擊木衛(wèi)二的表面，將冰凍的水分子分裂成氧和氫分子?？茖W(xué)家認(rèn)為，如插圖圖所示，其中一些新產(chǎn)生的氧氣可能會向月球的地下海洋遷移。（圖片來源：航空航天局/加州理工學(xué)院噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室/西南研究院/太平洋大學(xué)）

不出所料，該研究團(tuán)隊(duì)解釋說， 2022年9月，當(dāng)朱諾號在木衛(wèi)二220英里（354公里）范圍內(nèi)飛行時(shí)，充分證實(shí)了水分裂的現(xiàn)象。根據(jù)宇航局的一份聲明，朱諾號探測器發(fā)現(xiàn)了似乎是由“轟擊帶電粒子”所產(chǎn)生的氫離子和氧離子，然后在木星掃過木衛(wèi)二時(shí)被木星的磁場聚攏。

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該研究寫道，“現(xiàn)今，我們的報(bào)告中描述了直接觀測到的木衛(wèi)二水冰表面解離，其解離的H2+和O2+吸收離子，并確認(rèn)H2+和O2+是主要的大氣成分?！?/p>

在具體數(shù)據(jù)方面，科學(xué)家得出結(jié)論，木衛(wèi)二的大氣層每秒產(chǎn)生26磅的分子氧（每秒12公斤），而之前對木衛(wèi)二氧含量的預(yù)測，則從每秒幾磅到超過每秒2000磅（大約每秒900公斤）不等。

“當(dāng)宇航局的伽利略任務(wù)飛越木衛(wèi)二時(shí)，讓我們看到了木衛(wèi)二與其環(huán)境的復(fù)雜和動態(tài)互動。朱諾號探測器帶來了一種新的觀測能力，可以直接測量從木衛(wèi)二大氣層中排出的帶電粒子成分，我們迫不及待地想進(jìn)一步窺視這個(gè)令人興奮的隱藏的水世界?！?Jamey Szalay，朱諾儀號探測器科學(xué)家之一、普林斯頓大學(xué)的研究主要作者，在聲明中這樣說道，“但我們沒有意識到的是，朱諾號探測器的觀測結(jié)果會使得木衛(wèi)二表層冰面產(chǎn)生的氧氣有如此嚴(yán)格的總量約束?！?/p>

——為了尋找外星生命，科學(xué)家們正在尋找太陽系外的類地行星，諸如太陽系內(nèi)的地球——木星

由于木衛(wèi)二上的氧含量比之前預(yù)測的要低，木衛(wèi)二的宜居性也低于預(yù)期的，研究團(tuán)隊(duì)在報(bào)告中寫道，這一測量結(jié)果引入了“更狹窄的范圍，以支持木衛(wèi)二海洋的宜居性”。這種擔(dān)憂部分源于這樣一個(gè)事實(shí)，即這種水分裂方法很可能是木衛(wèi)二地下綠洲獲得氧氣的方式。

但是，正如宇航局提供的一份聲明中所指出的那樣，木衛(wèi)二釋放氧氣還有另一種思考方式。被冰層覆蓋的木星二每24小時(shí)產(chǎn)生1000噸氧氣——足以讓100萬人呼吸一天。盡管如此，生活在木衛(wèi)二上的異域生命（即使是我們所知道的生命）會有一些有異于地球上生命的氧氣需求嗎？請持續(xù)關(guān)注。

至于下一步，研究團(tuán)隊(duì)表示，他們正準(zhǔn)備探測木星的另一個(gè)衛(wèi)星：木衛(wèi)一。

By: Monisha Ravisetti

FY: 萬琳

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