木卫二上有氧气么？

揭秘木卫二氧气含量

天文学家之前估计木星卫星每秒产生2000磅氧分子，但是新的测量结果表明木卫二实际氧含量比这低得多。

9月29日，美国宇航局朱诺号执行任务时近距离飞越月球时拍摄了木星卫星欧罗巴。拍摄图像时，朱诺号距离月球表面945英里（1500公里）。

（图片来源：美国航空航天局/加州理工学院喷气推进实验室/美国西南研究院/海量存储系统 BY-NC-SA 2.0的图像处理）

3月4日星期一，科学家宣布他们已经测量了木星卫星木卫二周围存在多少分子氧——即人类在地球上所呼吸的氧气类型。尽管研究人员曾预估木卫二的氧含量，该研究团队表示这是首次对其进行直接测量。

简而言之，测量结果并没有预计的那样高。这是否意味着木卫二欧罗巴在其冰壳下隐藏着一个巨大的咸水海洋？是否不像人们所希望的那样对生命的出现那么友好？或者至少不是人们所熟知生命方式？虽然这些推测不一定符合实际情况，但研究讨论必然是十分有趣的，需要进一步研究。

对氧含量的研究中，之前对木卫二欧罗巴氧含量的预测是通过测量月球释放的氧含量得来的。与由两个氧原子组成的分子氧不同，原子氧仅由一个氧原子组成。地球生命无法呼吸原子氧，但科学家们认为，研究木卫二欧罗巴上存在多少原子氧，有助于确定木卫二总氧气含量的上限。

除了其他一些远程观测分析外，通过上述推理，对木卫二整个行星的氧气总含量的上限有了清晰的认知，——新的研究同时也发现了预测木卫二氧含量范围更为精准的方法。幸而有美国宇航局的朱诺号探测器，以及所取得的少量的冰，研究人员得以直接测量木卫二欧罗巴的氧含量。

总的说来，正如研究团队在研究摘要中解释的那样，木卫二欧罗巴表面的水质冰壳极有可能经历了水分裂过程。某些反应可能会将木卫二上部分冷冻水分子转化为分子氢（由两个氢原子组成）和分子氧。如果这种反应真实存在，木卫二周围会产生一些氧和氢离子，因其会携带电荷。该理论有着扎实的理论基础，因为木卫二的行径轨道，使其穿过木星的辐射带之一，这条辐射带上存在大量带电粒子，带电粒子撞击木卫二表面，会触发水分裂过程。

这张插图显示了来自木星的带电粒子撞击木卫二的表面，将冰冻的水分子分裂成氧和氢分子。科学家认为，如插图图所示，其中一些新产生的氧气可能会向月球的地下海洋迁移。（图片来源：美国航空航天局/加州理工学院喷气推进实验室/美国西南研究院/太平洋大学）

不出所料，该研究团队解释说， 2022年9月，当朱诺号在木卫二220英里（354公里）范围内飞行时，充分证实了水分裂的现象。根据美国宇航局的一份声明，朱诺号探测器发现了似乎是由“轰击带电粒子”所产生的氢离子和氧离子，然后在木星扫过木卫二时被木星的磁场聚拢。

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该研究写道，“现今，我们的报告中描述了直接观测到的木卫二水冰表面解离，其解离的H2+和O2+吸收离子，并确认H2+和O2+是主要的大气成分。”

在具体数据方面，科学家得出结论，木卫二的大气层每秒产生26磅的分子氧（每秒12公斤），而之前对木卫二氧含量的预测，则从每秒几磅到超过每秒2000磅（大约每秒900公斤）不等。

“当美国宇航局的伽利略任务飞越木卫二时，让我们看到了木卫二与其环境的复杂和动态互动。朱诺号探测器带来了一种新的观测能力，可以直接测量从木卫二大气层中排出的带电粒子成分，我们迫不及待地想进一步窥视这个令人兴奋的隐藏的水世界。” Jamey Szalay，朱诺仪号探测器科学家之一、普林斯顿大学的研究主要作者，在声明中这样说道，“但我们没有意识到的是，朱诺号探测器的观测结果会使得木卫二表层冰面产生的氧气有如此严格的总量约束。”

——为了寻找外星生命，科学家们正在寻找太阳系外的类地行星，诸如太阳系内的地球——木星

由于木卫二上的氧含量比之前预测的要低，木卫二的宜居性也低于预期的，研究团队在报告中写道，这一测量结果引入了“更狭窄的范围，以支持木卫二海洋的宜居性”。这种担忧部分源于这样一个事实，即这种水分裂方法很可能是木卫二地下绿洲获得氧气的方式。

但是，正如美国宇航局提供的一份声明中所指出的那样，木卫二释放氧气还有另一种思考方式。被冰层覆盖的木星二每24小时产生1000吨氧气——足以让100万人呼吸一天。尽管如此，生活在木卫二上的异域生命（即使是我们所知道的生命）会有一些有异于地球上生命的氧气需求吗？请持续关注。

至于下一步，研究团队表示，他们正准备探测木星的另一个卫星：木卫一。

By: Monisha Ravisetti

FY: 万琳

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