木衛二上有氧氣么？

揭秘木衛二氧氣含量

天文學家之前估計木星衛星每秒產生2000磅氧分子，但是新的測量結果表明木衛二實際氧含量比這低得多。

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

（圖片來源：航空航天局/加州理工學院噴氣推進實驗室/西南研究院/海量存儲系統 BY-NC-SA 2.0的圖像處理）

3月4日星期一，科學家宣布他們已經測量了木星衛星木衛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。盡管研究人員曾預估木衛二的氧含量，該研究團隊表示這是首次對其進行直接測量。

簡而言之，測量結果并沒有預計的那樣高。這是否意味著木衛二歐羅巴在其冰殼下隱藏著一個巨大的咸水海洋？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際情況，但研究討論必然是十分有趣的，需要進一步研究。

對氧含量的研究中，之前對木衛二歐羅巴氧含量的預測是通過測量月球釋放的氧含量得來的。與由兩個氧原子組成的分子氧不同，原子氧僅由一個氧原子組成。地球生命無法呼吸原子氧，但科學家們認為，研究木衛二歐羅巴上存在多少原子氧，有助于確定木衛二總氧氣含量的上限。

除了其他一些遠程觀測分析外，通過上述推理，對木衛二整個行星的氧氣總含量的上限有了清晰的認知，——新的研究同時也發現了預測木衛二氧含量范圍更為精準的方法。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二歐羅巴的氧含量。

總的說來，正如研究團隊在研究摘要中解釋的那樣，木衛二歐羅巴表面的水質冰殼極有可能經歷了水分裂過程。某些反應可能會將木衛二上部分冷凍水分子轉化為分子氫（由兩個氫原子組成）和分子氧。如果這種反應真實存在，木衛二周圍會產生一些氧和氫離子，因其會攜帶電荷。該理論有著扎實的理論基礎，因為木衛二的行徑軌道，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，帶電粒子撞擊木衛二表面，會觸發水分裂過程。

這張插圖顯示了來自木星的帶電粒子撞擊木衛二的表面，將冰凍的水分子分裂成氧和氫分子。科學家認為，如插圖圖所示，其中一些新產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/加州理工學院噴氣推進實驗室/西南研究院/太平洋大學）

不出所料，該研究團隊解釋說， 2022年9月，當朱諾號在木衛二220英里（354公里）范圍內飛行時，充分證實了水分裂的現象。根據宇航局的一份聲明，朱諾號探測器發現了似乎是由“轟擊帶電粒子”所產生的氫離子和氧離子，然后在木星掃過木衛二時被木星的磁場聚攏。

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該研究寫道，“現今，我們的報告中描述了直接觀測到的木衛二水冰表面解離，其解離的H2+和O2+吸收離子，并確認H2+和O2+是主要的大氣成分?！?/p>

在具體數據方面，科學家得出結論，木衛二的大氣層每秒產生26磅的分子氧（每秒12公斤），而之前對木衛二氧含量的預測，則從每秒幾磅到超過每秒2000磅（大約每秒900公斤）不等。

“當宇航局的伽利略任務飛越木衛二時，讓我們看到了木衛二與其環境的復雜和動態互動。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二大氣層中排出的帶電粒子成分，我們迫不及待地想進一步窺視這個令人興奮的隱藏的水世界?！?Jamey Szalay，朱諾儀號探測器科學家之一、普林斯頓大學的研究主要作者，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果會使得木衛二表層冰面產生的氧氣有如此嚴格的總量約束?！?/p>

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

由于木衛二上的氧含量比之前預測的要低，木衛二的宜居性也低于預期的，研究團隊在報告中寫道，這一測量結果引入了“更狹窄的范圍，以支持木衛二海洋的宜居性”。這種擔憂部分源于這樣一個事實，即這種水分裂方法很可能是木衛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小時產生1000噸氧氣——足以讓100萬人呼吸一天。盡管如此，生活在木衛二上的異域生命（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？請持續關注。

至于下一步，研究團隊表示，他們正準備探測木星的另一個衛星：木衛一。

By: Monisha Ravisetti

FY: 萬琳

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來源: 天文在線