NASA的韦伯望远镜在木星的卫星木卫二表面发现了碳源
木星的卫星木卫二是太阳系中为数不多的可能拥有适合生命生存条件的星球之一。先前的研究表明，在它的水冰外壳下面是一个由液态海水组成的盐水海洋，海底是岩石。然而，行星科学家还没有确认海洋是否含有生命所需的化学物质，尤其是碳。
天文学家利用美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据，在木卫二冰层表面的特定区域发现了二氧化碳。分析表明，这种碳很可能来自地下海洋，而不是由陨石或其他外部来源带来。此外，它是在最近的地质时间尺度上沉积。这一发现对木卫二海洋的潜在宜居性具有重要意义。
这张图在第一个面板中显示了NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜上的NIRCam（近红外相机）木卫二表面地图，在接下来的三个面板中，显示了根据韦伯的NIRSpec/IFU（近红外光谱仪的积分场单元）数据中获得的成分图。在成分图中，白色像素对应于被称为Tara Regio（中图和右图）的大规模混乱地形区域中的二氧化碳，混乱区域Powys Regio（左图）的部分区域中有额外的浓度。第二和第三幅图显示了结晶二氧化碳的证据，而第四幅图则显示了复杂和无定形形式的二氧化碳。
影像来源: Geronimo Villanueva (NASA/GSFC), Samantha Trumbo (Cornell Univ.), NASA, ESA, CSA. 影像处理: Geronimo Villanueva (NASA/GSFC), Alyssa Pagan (STScI)
“在地球上，生命喜欢化学物质的多样性——多样性越多越好。我们是碳基生命。了解木卫二海洋的化学成分将有助于我们确定它是否像我们所知的那样对生命充满敌意，或者它是否是一个适合生命生存的好地方。”NASA位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的杰罗尼莫·维拉纽瓦说，他是描述这一发现的两篇独立论文之一的主要作者。
“我们现在认为，我们有观测证据表明，我们在木卫二表面看到的碳来自海洋。那可不是小事。碳是一种生物基本元素。”纽约伊萨卡康奈尔大学的萨曼莎·特兰博补充道，她是分析这些数据的第二篇论文的主要作者。
NASA计划于2024年10月发射其欧罗巴快船航天器，该航天器将对木卫二进行数十次近距离飞行，以进一步调查其是否具备适合生命生存的条件。
海面与海洋的连接
韦伯发现，在木卫二表面，二氧化碳最丰富的地区是Tara Regio，这是一个地质年轻的地区，通常被称为混乱地带。地表冰已经被破坏，地下海洋和冰表面之间可能发生了物质交换。
先前哈勃太空望远镜的观测显示，Tara Regio地区有海洋衍生盐的证据。”特朗博解释说。“现在我们看到二氧化碳也高度集中在那里。我们认为这意味着碳可能最终起源于内部海洋。”
“科学家们正在争论木卫二的海洋与它的表面有多少联系。我认为这个问题是木卫二探索的一大驱动力。”维拉纽瓦说道。“这表明，甚至在我们钻穿冰层以获得全貌之前，我们就可以了解一些关于海洋组成的基本知识。”
两个团队都使用韦伯的近红外光谱仪（NIRSpec）的积分场单元的数据来识别二氧化碳。这种仪器模式在直径为1944英里的木卫二表面提供分辨率为200 x 200英里（320 x 320公里）的光谱，使天文学家能够确定特定化学物质的位置。
二氧化碳在木卫二表面不稳定。因此，科学家们表示，它很可能是在地质上最近的时间尺度上提供的——这一结论得到了年轻地形区域的集中支持。
“这些观测只花了天文台几分钟的时间。”天文学研究大学协会的海蒂·哈梅尔说，她是韦伯望远镜的跨学科科学家，负责韦伯望远镜对太阳系的第一周期保证时间观测。“即使在这么短的时间内，我们也能够进行真正重大的科学研究。这项工作首次暗示了我们将能够利用韦布进行的所有令人惊叹的太阳系科学研究。”
NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜上的NIRCam（近红外相机）拍摄了这张木星卫星木卫二表面的照片。韦伯在木卫二冰冷的表面上发现了二氧化碳，这些二氧化碳很可能来自木卫二的地下海洋。
来源：科学资料: Geronimo Villanueva (NASA/GSFC), Samantha Trumbo (Cornell Univ.), NASA, ESA, CSA. 影像处理: Geronimo Villanueva (NASA/GSFC), Alyssa Pagan (STScI)
寻找羽流
维拉纽瓦的团队也在寻找木卫二表面有水蒸气喷发的证据。研究人员使用NASA的哈勃太空望远镜报告了2013年、2016年和2017年对羽流的初步探测。然而，找到确凿的证据一直很困难。
韦布的新数据没有显示羽流活动的证据，这使得维拉纽瓦的团队对可能喷出的物质的速度设定了严格的上限。然而，该团队强调，他们没有被探测到并不排除有羽状物。
“总有一种可能性，这些羽流是可变的，你只能在特定的时间看到它们。我们能百分百肯定地说，当我们用韦伯望远镜观察木卫二时，我们并没有探测到羽流。”哈梅尔说。
这些发现可能有助于NASA的欧罗巴快船任务，以及欧空局即将到来的木星冰卫星探测器（JUICE）。
这两篇论文将于9月21日发表在《科学》杂志上。
詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯将解开我们太阳系中的谜团，展望其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是由NASA及其合作伙伴ESA和CSA领导的一项国际计划。
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