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Dec. 23 2022

彗星可以將生命的組成成分輸送到歐羅巴的地下海洋

  • 彗星可以將生命的組成成分輸送到歐羅巴的地下海洋。

    彗星可以將生命的組成成分輸送到歐羅巴的地下海洋。

  • 歐羅巴上巨大的波紋狀撞擊坑。圖片來源:NASA/JPL/DLR。

    歐羅巴上巨大的波紋狀撞擊坑。圖片來源:NASA/JPL/DLR。

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根據目前的理論,彗星有點像宇宙送子鳥,在數十億年前向年輕的地球輸送了可以孕育生命的成分。

德克薩斯大學、加州理工學院和威廉學院的科學家進行的新研究發現:彗星可能在將其他賦予生命的化合物輸送到附近的其他星球方面發揮類似的作用,在這種情況下,迫使反應化學物質──稱為氧化劑穿過冰殼,並進入木星衛星歐羅巴的海洋。

即使彗星沒有完全穿透冰層,它們的撞擊也可以幫助木衛二表面的氧化劑輸送到下面的海洋中。

電腦模型顯示:小行星或彗星的撞擊只需穿透15至25公里厚的冰層的一半,就會形成一個巨大的融冰坑洞,該融冰坑洞可以讓彗星繼續穿過剩餘的厚度。

在尋找地球以外的生命時,即使是我們自己的太陽系也面臨著巨大的挑戰。沒有任何星球像我們地球如此獨一無二。但是有些星球可能具有地球上維持生命的環境之條件。其中之一是歐羅巴,還有其他冰冷的衛星──土星的土衛六和土衛二。

這些星球遠離太陽,並且遠在適居帶之外。寒冷再加上海洋深處的極端黑暗,意味著生命將無法像地球上的絕大多數生命那樣依賴光合作用的食物網。

然而,一些生命確實在地球缺乏光的深處繁衍,圍繞從海底噴出熱量和化學物質的熱液噴口聚集的是一個基於化學合成的完整生態系—利用化學反應而不是陽光來產生能量。

歐羅巴被認為有熱液噴口,由衛星核心與木星的引力相互作用,所產生拉伸和壓縮提供核心熱源。

但是科學家們認為:任何碳基生命都可能需要氧化劑才能生存。這些氧化劑是通過太陽輻射在木衛二表面產生的,但是這對於被厚冰殼與表面隔開的地下海洋生態系統來說用途有限。

一種潛在的運輸機制是彗星和小行星撞擊,它們會產生巨大的熱量並融化冰,使氧化劑下沉。歐羅巴確實有一些撞擊坑,雖然數量不多,因為造構活動(tectonic activity)產生冰羽狀物和火山,在很短的時間內將它們覆蓋。

儘管如此,衛星對轟擊並不陌生,那些已被確認的撞擊坑顯示出同心波紋,表明撞擊後發生了顯著的融化,緊接著是地表下的運動。

為了確定這些撞擊是否足以輸送氧化劑,研究者伊凡.卡拉漢(Evan Carnahan)和他的團隊模擬在歐羅巴上拋擲岩石,並觀察了撞擊後發生的事件。比周圍的冰密度更大的融冰並沒有產生一個淺層的冰水然後重新凍結,而是向下沉沒。

根據該團隊的模擬,如果撞擊深度到達歐羅巴冰殼的一半,40%的融冰最終將沉入地下海洋。這不僅對歐羅巴有影響,而且對其他有地下海洋的冰冷世界也有影響。

研究人員在他們的論文中寫道:這項研究表明,撞擊融冰的沉降是一種可行、穩健且可能廣泛傳輸表面物質向歐羅巴地下海洋的運輸機制。雖然這項研究的對象是歐羅巴,但很可能發生在類似於歐羅巴的其他冰冷世界上,例如土衛六。

該研究已發表在《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters)上。

 

資料來源:Science Alert

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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