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土卫二热泉成首个地外热液活动例证

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核心提示:在土星卫星土卫二地表下埋藏的海洋中,似乎正有热泉从底部喷出。这一发现——这也是在地球之外发现的首个热液活动的例证——很可能会支持向这颗星球发射探测器以寻找生命迹象的努力。

在土星卫星土卫二地表下埋藏的海洋中,似乎正有热泉从底部喷出。这一发现——这也是在地球之外发现的首个热液活动的例证——很可能会支持向这颗星球发射探测器以寻找生命迹象的努力。

由美国及欧洲航天机构合作开发的“卡西尼”号探测器已经发现在土卫二上流淌着富含硅的微小颗粒,这些微粒的直径为5至10纳米。行星科学家在3月12日出版的《自然》杂志上报告了这一研究成果。

这些微粒的大小和化学构成表明它们来自在这颗卫星的海洋与底层的岩石交汇处发生的热液活动。

这意味着有壮观的水柱从土卫二上喷出,这一现象几乎可以肯定与那些地表深处的热泉有关。

帮助主持这项研究的美国博尔德市科罗拉多大学行星科学家Hsiang-Wen Hsu表示:“我们注意到,在土卫二表面发生的事情实际与其地表下的海洋有关。”他说:“并且至少有一部分地下海洋是相当温暖的,事实上那里现在正存在着活跃的热液活动。”

在地球上,水与岩石在水下的热泉中相互作用从而产生了对生命友好的化学物质——细菌和其他生物正好能够在这里茁壮成长。美国、欧洲和日本正在开发中的几项探测器计划都打算在土卫二的水柱中寻找生命的迹象。

造访土卫二是科学家最近几年才有的想法。

2009年,研究人员报告说在土星的一个著名的光环中发现了盐粒,而这个光环便是由来自土卫二的微粒所形成的。2011年,这些研究人员假设,这些微粒来自于土卫二上的一个由盐水构成的海洋。而去年,另一个研究团队利用来自“卡西尼”号探测器的引力测量确定了土卫二存在地表下的海洋。

如今,Hsu的研究团队描述了一些不但含盐并且含有二氧化硅的微粒。这一发现非常重要,因为它意味着热泉现在非常活跃,并且并非仅仅是在过去的某一时刻曾经存在。

Hsu表示:“如果你找到了盐,这可能意味着水正在与岩石中的物质发生接触。”发现硅表明水与岩石正在进行相互作用,并且是在相当高的温度下。

Hsu及其同事还进行了实验室实验,旨在探讨微小的硅粒子是在什么条件下形成的。

研究人员认为,二氧化硅微粒是部分岩石成分在高温水中溶解后又急剧冷却时出现的。地球上的温泉和从海底涌出的热水中也含有二氧化硅微粒,因此在土卫二的岩石质海底,很可能与地球海底一样,有高温热水从裂缝中喷出。

在地球海底的热液喷口,有被地热加热到数百摄氏度的水喷出,地球最初的生命诞生时,很可能以这种热水中含有的硫化氢为食。

研究人员在不同的温度下将含有盐、氨及其他化学物质的岩石物质粉末进行了混合。他们发现,当温度到达90摄氏度或更高后,在略微呈碱性的水中便能够形成硅石微粒。研究人员指出,在冰面以下约50公里深处的海底,如果有90摄氏度以上的热水从岩石缝隙中喷出,就可以生成二氧化硅微粒。

在土卫二上,硅石微粒很可能从热泉中沉淀析出,随后被冻结的液滴所捕获并从海底向上升起。它们作为羽状物的一部分向上喷出,最终落入环绕土星的轨道中。而还有一些则从那里逃入太空,就像“卡西尼”号探测器所观测到的那样。

博尔德市空间科学研究所行星科学家Carolyn Porco表示,新的发现是有关土卫二的海洋中到底正在发生着什么的另一条线索。“它告诉我们在土卫二的海底有可能存在生命栖息地——地球上存在的生物也有可能存在于土卫二上。”她说,“土卫二上到底有没有生命是一个价值6400万美元的问题。”研究人员认为,在地球海底有热水喷出的地点,栖息着多种微生物,被认为是生命诞生的场所之一,土卫二上应该也有类似的地点。

Porco与其他研究人员刚刚向美国宇航局(NASA)递交了一份提案,建议开展一项“土卫二生命探测器”任务,即发射一架在土卫二的羽状物中寻找有关生命的化学迹象的探测器。

与此同时,“卡西尼”号探测器在2017年最终投入土星的怀抱之前,将在今年年底3次近距离飞越土卫二。

土卫二直径约500公里,被厚厚的冰层覆盖着。不过在土卫二南极厚达30至40公里的冰层下,存在着深10公里左右的液态海洋。从冰层的裂缝中,还不时有水像间歇泉那样喷出。(来源:科学网 )

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