韦伯望远镜在木卫二表面发现碳源 表明地表下海洋存在有利于生命的环境

现在，天文学家利用詹姆斯-韦伯太空望远镜在木卫二表面发现了碳，而碳很可能就来源于这个海洋。这一发现预示着木卫二海洋中可能存在宜居环境。

黑色背景下的蓝白色球体让人想起著名的太空地球"蓝色大理石"照片。这个球体的边缘模糊不清，呈弥散状，面向观察者的北半球大部分区域呈现出深蓝色斑块。一个大的月牙形白色斑块沿着南半球面向观察者的左侧延伸，一个更大的圆球形白色斑块覆盖了南半球右侧的中纬度地区。浅蓝色区域与南半球的这些白色斑块相邻。

木星的卫星木卫二是太阳系中少数几个有可能孕育生命的世界之一。先前的研究表明，在它的水冰地壳下面，有一个含盐的液态水海洋和一个岩石海底。然而，行星科学家尚未确认该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，在欧罗巴冰表面的一个特定区域发现了二氧化碳。分析表明，这些碳很可能来自地下海洋，而不是由陨石或其他外部来源提供的。此外，它的沉积时间在地质学上是最近的。这一发现对木卫二海洋的潜在宜居性具有重要影响。

"在地球上，生命喜欢化学多样性--多样性越多越好。我们是碳基生命。了解欧罗巴海洋的化学性质将有助于我们确定它是否对我们所知的生命有敌意，或者它是否可能是一个适合生命生存的好地方，"美国宇航局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-维拉努埃瓦（Geronimo Villanueva）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。这可不是一件小事。碳是生物界不可或缺的元素，"分析这些数据的第二篇论文的第一作者、纽约州伊萨卡康奈尔大学的萨曼莎-特伦博（Samantha Trumbo）补充说。

美国国家航空航天局（NASA）计划发射"欧罗巴号快船"（Europa Clipper）航天器。该飞船将对木卫二进行数十次近距离飞越，以进一步研究木卫二是否具备适合生命存在的条件。

表面与海洋的联系

韦伯发现，在欧罗巴表面，二氧化碳含量最高的区域是一个名为"塔拉区域"（Tara Regio）的区域。地表冰层已经被打乱，地下海洋和冰层表面之间很可能进行过物质交换。

特朗博解释说："哈勃太空望远镜之前的观测结果表明，在塔拉-里吉奥有从海洋中提取盐分的证据。现在我们看到二氧化碳也大量集中在那里。我们认为，这意味着碳可能最终来源于内部海洋。"

"科学家们正在争论木卫二的海洋与其表面有多少联系。我认为这个问题一直是木卫二探索的一大动力，"维拉努埃瓦说。"这表明，即使在我们钻透冰层了解全貌之前，我们也可能了解到海洋组成的一些基本情况。"

这两个团队利用韦伯近红外摄谱仪（NIRSpec）积分场单元的数据确定了二氧化碳。这种仪器模式可以在直径为1944英里的欧罗巴表面提供分辨率为200 x 200英里（320 x 320公里）的光谱，从而让天文学家确定特定化学物质的位置。

二氧化碳在木卫二表面并不稳定。因此，科学家们说，二氧化碳很可能是在最近的地质年代提供的--这一结论因二氧化碳集中在一个年轻地形区域而得到加强。

天文学研究大学协会的海蒂-哈梅尔（Heidi Hammel）说："这些观测只占用了天文台几分钟的时间，即使在这么短的时间内，我们也能完成非常重要的科学工作。这项工作为我们利用韦伯望远镜所能进行的所有令人惊叹的太阳系科学研究提供了初步的线索"。她是韦伯跨学科科学家，领导着韦伯对太阳系的第一周期保证时间观测。

Villanueva 的团队还寻找了从木卫二表面喷发出水蒸气羽流的证据。使用美国宇航局哈勃太空望远镜的研究人员曾在2013年、2016年、2017年和2018年报告过对羽流的初步探测。然而，找到确切的证据一直很困难。

新的韦伯数据没有显示羽流活动的证据，这使得 Villanueva 的研究小组能够对可能喷射出的物质的速率设定一个严格的上限。不过，研究小组强调，没有发现并不排除存在羽流的可能性。

"这些羽流总是有可能是多变的，你只能在特定时间看到它们。哈梅尔说："我们可以100%肯定地说，在我们用韦伯望远镜进行观测时，我们没有在欧罗巴星探测到羽流。这些发现可能有助于为美国宇航局的"欧罗巴号快船"（Europa Clipper）任务以及欧洲航天局（ESA）即将进行的木星冰月探测器（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最重要的太空科学观测站。韦伯正在揭开太阳系的神秘面纱，眺望其他恒星周围的遥远世界，探索宇宙的神秘结构和起源以及我们在宇宙中的位置。韦伯望远镜是一项国际计划，由美国国家航空航天局（NASA）领导，其合作伙伴包括欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（Canadian Space Agency）。