木星衛星木衛二冰冷表面之下的海洋，很可能成為我們太陽系中地外生命的最佳孵化器。然而，它卻被衛星冰凍的外殼所掩蓋——這對那些渴望窺探其內部的天體生物學家來說是一個挑戰。幸運的是，他們可以透過分析表面的“味道”來部分了解情況。結果是鹹的。
本週發表在《科學進展》雜誌上的一項新研究表明，木衛二表面存在氯化鈉——食鹽的成分。由於外部基本上是由冰凍的海水形成的，這一發現表明，木衛二隱藏的海洋中浸透了食鹽——這對於限制外星世界上生命的可能性來說是一個至關重要的事實。
並非科學家們品嚐了這顆遙遠衛星的切片。為了分析木衛二的成分，天文學家研究了從其表面發出的光，將其分解成彩虹狀光譜，以尋找任何能夠揭示該世界化學成分的明顯吸收線或發射線。但只有一個問題：普通的食鹽是白色的，因此會發出無特徵的光譜。但是，在木衛二表面大量存在的強烈輻射可能會增加一點顏色。這一點在 2015 年就意識到了，當時兩位美國國家航空航天局的行星科學家凱文·漢德和羅伯特·卡爾森發表了一項研究，表明木衛二上的黃棕色黏性物質可能是被輻射烘烤的食鹽。為了得出這一結論，漢德和卡爾森在真空腔內重現了木衛二的條件——或者如漢德所稱， “不鏽鋼閃亮物體，嗡嗡作響”。接下來，他們將食鹽放入這些腔室中，降低壓力和溫度以模擬木衛二的表面，並用電子槍轟擊樣品以模擬強烈的輻射。
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許多電子隨後被捕獲在鹽晶體結構內的空隙中，將鹽的顏色轉變為黃棕色，這與神秘物質填充木衛二表面縱橫交錯的裂縫和裂紋的顏色非常相似。這種相似性促使漢德和卡爾森推測，這種黏性物質很可能就是受輻射的食鹽。但是，顏色上的匹配並不是證據。相反，證據可能以非常獨特的光譜特徵的形式出現——特別是電磁光譜可見部分內 450 奈米處的吸收線。“這種輻射的優點之一是，它可以幫助將以前不可見的變得可見，”漢德說。
因此，加州理工學院的研究生薩曼莎·特倫博、她的導師邁克爾·布朗和漢德（現在也在加州理工學院）將哈勃太空望遠鏡轉向遙遠的衛星，以尋找這一特徵。在 2017 年 5 月至 8 月進行的四次觀測之後，他們發現了它。“實驗室資料和望遠鏡資料之間的匹配非常漂亮，”漢德說。這證明木衛二的表面確實覆蓋著氯化鈉——至少在被稱為塔拉雷焦的區域內，該區域蘊藏著據信相對較近從海洋中噴發出來的新冰。“你將能夠嚐到它，”特倫博說。“如果你舔木衛二的表面，至少在這個地方，它會是鹹的。”
美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心宇宙冰實驗室的天體化學家雷吉·哈德森（未參與最新研究）對整體情況印象深刻。“這是實驗室工作、哈勃資料、輻射化學和行星科學的非常好的綜合，”他說。
多年來，天文學家一直認為另一種鹽，硫酸鎂，在木衛二表面很普遍。按照這種思路，這顆衛星的地下海洋可能類似於浴缸中混合的瀉鹽。但是，這項新工作表明，海洋更像是混合了自來水的食鹽——就像您可能為了緩解喉嚨痛而配製的溶液，或者您可能在地球海洋中發現的溶液。“這確實與我們過去 20 年左右的想法有所不同，”特倫博說。“如果這種氯化鈉……真的代表了海洋成分，那麼至少在鹽分方面，海洋將更類似於我們在地球上看到的情況。”
這可能會提高生命出現和進化的機會。即便如此，科學家們還不能確定冰下存在多少鹽。木衛二的海洋最終可能會被證明對於我們所知的生命來說太鹹了，根本無法在那裡生存。
再說一遍，更均衡的鹽和水混合物可能會讓生命在那裡蓬勃發展——尤其是如果那個海洋像我們自己的海洋一樣活躍的話。在地球上，水被拉入熱液噴口周圍海底的側翼——海底泉水以超高溫噴出水——然後在噴口本身噴射出來。在這個過程中，鎂被捕獲在岩石中，而鈉和氯則逸出。從理論上講，木衛二佈滿食鹽的表面可能暗示著這顆衛星的海水也以類似的方式迴圈，甚至可能指向熱液噴口——考慮到地球上的這些噴口通常充滿了生命，這是一個誘人的前景。但是，漢德和哈德森都告誡不要做出如此大膽的飛躍。“我並沒有 100% 確信木衛二表面上的氯化鈉意味著地下的熱液活動，但這兩種情況並非互斥，”哈德森說。
至少，這一發現表明，塔拉雷焦是使用美國國家航空航天局的木衛二快船任務進一步研究的好地點——該探測器計劃於 2020 年代發射，將繞木星軌道執行，並飛越木衛二 45 次。特倫博尤其希望尋找任何可能與鹽一起溢位到表面的有機物。而且，也許，科學家們可以足夠靠近木衛二的表面，透過機器人著陸器（遠端）品嚐它。“作為一名研究木衛二表面化學約 20 年的人，我不得不說，沒有什麼比著陸器更適合近距離接觸了，”哈德森說。漢德也同樣希望觸手可及。
“這是一項出色的工作，但我懷疑這是否是關於這個主題的最後定論，”哈德森說。“與許多優秀的科學研究一樣，它並沒有關閉大門，而是為未來的研究打開了大門。”