厚冰封住希望？木衛(wèi)二或成宇宙最孤獨的“液態(tài)水監(jiān)獄”

冰凍海洋下的生命懸念
想象一個有比地球所有海洋加起來還多液態(tài)水的世界，卻被29公里厚的冰層緊緊封鎖著
NASA于1月26日宣布，朱諾號探測器首次直接測量出木星衛(wèi)星木衛(wèi)二(Europa)的冰殼厚度——約18英里(29公里)，這一發(fā)表在《自然·天文學》的里程碑式數(shù)據(jù), 終結(jié)了科學界關(guān)于"薄殼"與"厚殼"長達數(shù)十年的激烈辯論。
但這個答案并未讓搜尋地外生命的道路變得清晰，反而引發(fā)了一場新的科學分歧：這片隱藏的海洋究竟是孕育生命的搖籃，還是一片"安靜而無生命"的死海?

突破性測量：微波窺探冰下秘密
為研究木星大氣層而設(shè)計的朱諾號搭載的微波輻射計（MWR），卻意外成了解開木衛(wèi)二冰殼之謎的關(guān)鍵工具，2022年9月29日，探測器在離木衛(wèi)二表面就360公里的近距離飛過的時候，利用微波的穿透本事測量了冰層不同深度的溫度分布，進而算出冰殼構(gòu)造。
NASA噴氣推進實驗室的朱諾項目科學家SteveLevin解釋道："這18英里的估算值針對的是純水冰外殼的寒冷、堅硬、導熱外層。
如果內(nèi)部存在稍微溫暖的對流層——這是可能的——那么冰殼總厚度會更大；而如果冰中含有適量溶解鹽分，厚度估算值會減少約3英里"。
這項測量頭一回把冰殼厚度的估算范圍從之前的不到半英里到數(shù)十英里縮小成明確的數(shù)值，給弄明白木衛(wèi)二的內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供了關(guān)鍵的約束。

生命希望的雙面鏡像

1、矛盾的研究結(jié)論
幾乎在朱諾號數(shù)據(jù)公布的同時，兩項最新研究描繪出截然相反的圖景。1月6日發(fā)表在《自然·通訊》上的華盛頓大學圣路易斯分校研究指出，木衛(wèi)二的海底可能"安靜而無生命"——由于其尺寸、巖石核心和木星引力影響的綜合作用，海底缺乏維持生命所需的構(gòu)造活動和火山作用。
我發(fā)現(xiàn)，就算把潮汐應(yīng)力、全球收縮、地幔對流還有蛇紋石化等機制全都考慮進去，這些因素還是很難推動海底的構(gòu)造活動，由此推斷，海水和巖石之間的化學反應(yīng)，很可能就只在海底最上面幾百米的淺層區(qū)域，進而明顯縮小了海底有宜居條件的空間范圍。
不過，才過了兩周，1月20日發(fā)表在《行星科學雜志》上的華盛頓州立大學的研究，卻給出了相反的觀點
通過計算機建模，研究團隊照著地球的地殼拆沉（crustaldelamination）這個概念，弄明白富含營養(yǎng)物質(zhì)的高密度冰層是怎么從周圍冰層分開然后沉到海洋里的。
木星的強輻射一直轟擊木衛(wèi)二表面，和鹽分等物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生氧化劑還有其他有用的營養(yǎng)物，而且這種拆沉機制可能在比較短的地質(zhì)時間尺度上一直運作，給海洋提供維持生命的關(guān)鍵物質(zhì)。
2、氧氣產(chǎn)量的現(xiàn)實考量
另外一個挑戰(zhàn)還面臨于生命前景
2024年朱諾數(shù)據(jù)分析表明，木衛(wèi)二表面氧氣生成率約是每秒12公斤（每24小時約1000噸），這雖夠給100萬人呼吸用，但相較之前預測的每秒1000公斤上限低很多。
這就意味著能滲透到冰下海洋的氧氣可能比科學家預想的要少，進而影響了對海洋宜居性的評估
不過得說一下，地球上好多生物其實不需要氧氣，甚至有些生物還會被氧氣給毒害

現(xiàn)實挑戰(zhàn)：厚冰殼的三重困境
29公里厚的冰殼引發(fā)了一系列多層面的科學挑戰(zhàn)，首先，這么厚的冰層，讓地表營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣到達下面海洋的傳送路徑大大變長了，其次，探測任務(wù)的技術(shù)門檻也明顯變高，任何想要鉆透冰殼直接獲取海洋樣本的著陸器，都會碰到很嚴峻的工程難題，最后，冰殼里面或許分布著裂縫、斷層、孔隙乃至氣泡等復雜構(gòu)造，這又進一步加大了物質(zhì)交換過程的不肯定性和推演難度。
不過，科學界因為這些挑戰(zhàn)，就被推動去探尋革新的解決辦法
即將在2030年到達的NASA歐羅巴快船號(EuropaClipper)和2031年到達的歐洲航天局JUICE探測器，會帶著更先進的儀器詳細分析表面成分、冰殼厚度、稀薄大氣還有海底海洋環(huán)境。
這些任務(wù)會去驗證拆沉機制是不是真的存在，還有冰殼里面是不是藏著更淺的液態(tài)水湖這些湖泊自己也有可能是潛在的宜居地方。

重新定義"宜居"的邊界
當前對宜居環(huán)境的界定，是不是太局限了，這里面暴露出一個更深層次的疑問，而且木衛(wèi)二的研究成果滿是矛盾
傳統(tǒng)觀念認為活躍的海底熱液系統(tǒng)是生命必需條件，但地球上的輻射驅(qū)動地下生態(tài)系統(tǒng)和蛇紋石化反應(yīng)生態(tài)圈證明，生命可以在我們意想不到的能量來源下繁衍。
就算木衛(wèi)二海底構(gòu)造活動不太活躍，木星的潮汐加熱、輻射引發(fā)的化學反應(yīng)還有可能存在的冰殼內(nèi)部對流，還是有可能給化能自養(yǎng)生物提供足夠的能量。
未來三到五年，在快船號和木星冰衛(wèi)星探測器先后傳回高精度觀測數(shù)據(jù)之后，科學家或許會重新估量木衛(wèi)二的生命宜居性，木衛(wèi)二的生命潛力不一定只集中在海底熱液噴口，也不一定只存在于表層冰蓋，反倒更有可能潛藏在冰殼中心那些富含鹽水的夾層區(qū)域，在這兒，既能接收到從冰面沉降下來的有機養(yǎng)料，還能憑借星球內(nèi)部傳遞的熱能和壓力梯度來維持化學活性，雖然冰殼生態(tài)圈假說還未成為學界共識，但是它為極端環(huán)境中生命存在的可能性開拓了全新思路。

延伸閱讀：
1.美國國家航空航天局歐羅巴快船任務(wù)官方網(wǎng)站
2.《自然.天文學》朱諾號木衛(wèi)二冰測量完整論文(2024年12月17日）

聲明：本文的內(nèi)容90%以上為自己的原創(chuàng)，少量素材借助AI幫助。但是，本文所有內(nèi)容都經(jīng)過自己嚴格審核。圖片素材全部都是來源真實素材簡單加工。所寫文章宗旨為：專注科技熱點的解讀，用簡單的語言拆解復雜的問題，無低俗等不良的引導，望讀者知悉。