木星卫星欧罗巴的海洋可能拥有类似地球的化学平衡

原标题：木星卫星欧罗巴的海洋可能拥有类似地球的化学平衡

摘要：一项最新的NASA研究对木星的卫星欧罗巴(Europa)的海洋情况进行了建模，提出虽然这个星球缺少火山热液活动，但它仍可能存在生命所需化学能量的 必要平衡。欧罗巴冰壳下有极大的可能藏有含盐深水海洋。这颗木星的卫星是否拥有可以支持生命的原材料以及化学能的正确配比是目前热门的科学话题。

这张来自NASA伽利略号探测器(Galileo)的增强颜色的图像展示了木星的卫星欧罗巴冰层表面上错综复杂的线性裂痕。

图片来源：NASA/加州理工学院喷气推进实验室（JPL-Caltech）/ 地外文明搜寻计划研究院（SETI Institute）

一艘潜水艇正停靠在大西洋中部失落之城(Lost City)的海底热泉附近，一处蛇纹石化运动活跃区的海底上方。图片前景处可以看到的碳酸盐矿物正是由这种地球化学过程创造的，在此过程中可以产生氢气作为副产品。

图片来源：Kevin Peter Hand

这个答案可能取决于欧罗巴是否拥有合适的环境，能让化学物质以正确的比例为生物进程提供能量。地球上生命的诞生就是利用了类似的契机。

在最新的研究中，NASA加州帕萨迪娜喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory, JPL)的科学家们在排除了与火山运动直接相关的过程之后，将欧罗巴潜在的氢气和氧气产量与地球相比较。这两种元素的平衡是适合孕育生命的能量的关键指标。研究发现它们的数量可以用比例来衡量。在这两个星球上，氧气的产量都比氢气高多10倍。

这项研究促使人们去思考欧罗巴的岩石内部可能远比想象中复杂，而且可能比人们通常所想的更像地球，根据JPL的行星科学家及这项研究的第一作者Steve Vance说，“我们正在以理解地球自身系统的能量和营养运动的方式来研究一座外星海洋，欧罗巴海洋中氧气和氢气的循环将是欧罗巴的海洋化学作用与那里任何生命的主要驱动力，就像我们地球一样。”

最后，Vance和他的同事们还想要了解海洋中生命循环的其他主要物质：碳、氮、磷和硫。

研究的另一部分则是研究者们计算了欧罗巴的海洋中，当海水与岩石相互作用时可能产生的氢气的含量，这个过程被称蛇纹石化作用。在此过程中，水渗透入矿物颗粒之间的空隙并与岩石发生反应，形成新的矿物质并释放氢气。研究者们认为：随着时间的推移，欧罗巴海底会有多少裂缝，因为从这颗星球形成数十亿年以来，它的岩石内部依旧保持着低温。新的裂缝将新鲜的岩石暴露给海水，然后更多产生氢气的化学反应就此发生。

在地球由海洋覆盖的地壳中，这样的裂缝被确信渗透了3至4英里(5至6公里)，在如今的欧罗巴，研究者们预计水可能渗透入岩石内部15英里深(25公里)，促使这种关键的化学反应贯穿于欧罗巴海底的深层结构。

欧罗巴的化学-能量-产生生命的另一半方程，则是氧化剂(氧气和其他可以与氢气发生反应的化合物)从欧罗巴的冰层表面进入海洋中循环。欧罗巴沐浴着来自木星的辐射，它裂解了冰中的水分子并形成这些物质。科学家们曾经指出欧罗巴的表层正在循环回其内部，在这段过程中携带氧化剂进入海洋。

“冰里的氧化剂就像电池的正极一样，而海底被称为还原剂的化学物质就像负极一样。生命和生物过程是否完成了这段循环是我们探索欧罗巴的动机之一。”JPL的行星科学家，同时也是这项研究的合作者Kevin Hand说。

欧罗巴的兄弟星球，同样是岩石质地的伊奥(Io)是太阳系中火山运动最为强烈的星球，这是当伊奥在环绕木星轨道运行时，由木星引力的拉伸与压缩效应产生的热量所造成。科学家们很久以来都认为欧罗巴也许也存在火山运动，以及满载矿物的热水从海底冒出的海底热泉。

Vance认为，研究者们之前推测火山运动是创造欧罗巴海洋中宜居环境的决定性因素。如果其岩石内部不存在这样的运动，那么推测就变成，欧罗巴表面大量流出的氧化剂将提高海洋的酸性，对生命产生毒性。“但是事实上，如果岩石是冰冷的，则更容易形成裂缝。这将造成大量的氢气由蛇纹石化作用产生，氢气和氧化剂之间的比例与地球海洋相比则会变得更加平衡。”他说。

这项结果被刊登在本周的《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)的线上版本中。

NASA正在酝酿一项探索欧罗巴的任务，深度调查这个冰冷的星球是否宜居。这个新的模型是促进这项任务发展的巨大证据的一部分。2020年代的某个时间，NASA将发射一艘高载荷、耐辐射的飞船，送入绕木轨道，重复执行多次近距离飞掠欧罗巴的任务。飞掠过程中，飞船将拍摄高清晰度的照片，确定这个冰冻星球表面及稀薄大气的成分，并研究它的冰盖、海洋及内部。（翻译：凌尘，校对：Frank）

更多有关NASA欧罗巴任务的信息，请访问：http://www.nasa.gov/europa