木星的海洋卫星木卫二的氧气可能比我们想象的要少

9月29日，美国国家航空航天局的朱诺号任务近距离飞越木星时拍摄到的木星卫星木卫二的照片。拍摄这张照片时，飞船距离月球表面945英里（1500公里）。（图片来源：uux.cn/美国国家航空航天局/喷气推进实验室-加州理工学院/SwRI/MSSS。图片处理由Björn Jónsson CC by-NC-SA 2.0提供）

（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（Monisha Ravisetti）：周一（3月4日），科学家们宣布，他们已经成功测量了木星卫星木卫二周围可能存在的分子氧（我们在地球上呼吸的氧气类型）的数量。尽管研究人员过去曾对冰月的含氧量进行过估计，但该团队表示，这是我们首次对其进行直接测量。

简单地说，这一结果低于之前的一些相当高的估计。这是否意味着木卫二，据信在其冰冷的外壳下蕴藏着一片巨大的咸水海洋，对生命的出现不如我们所希望的那么友好？或者，至少是我们所知道的生活？嗯，不一定，但这次讨论肯定很有趣，需要进一步调查。

根据这项研究，之前对木卫二氧含量的一些估计是从与月球有关的原子氧排放中推断出来的。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构成。后者是我们无法呼吸的类型，但科学家们可能认为，解码木卫二周围存在的氧气量，至少会对月球整体产生的可呼吸氧气量产生一些限制。

这一推理，加上其他一些远程观测分析，确实对有多少东西与这颗木星卫星真正相关造成了一些限制——但新的研究发现了一种方法，可以通过这些预测来缩小范围。由于美国国家航空航天局的“朱诺号”探测器和一点冰化学，研究人员实现了对木卫二氧含量的直接测量。

基本上，正如该团队在研究摘要中解释的那样，木卫二表面的水冰壳有可能经历一种水分解过程。某些反应可能会将木卫二的一些冷冻水分子转化为分子氢（由两个氢原子组成）和分子氧。如果这种反应真的发生了，证据将在于月球周围产生的一些氧和氢离子，就像它们携带电荷一样。这一理论有着坚实的基础，因为科学家们知道木卫二的轨道会穿过木星的一个辐射带。这个带有一堆带电粒子，它们可以撞击月球表面，有可能引发水的分裂过程。

这幅图显示了来自木星的带电粒子撞击木卫二表面，将冷冻的水分子分解为氧和氢分子。科学家们认为，如插图所示，这些新产生的氧气中的一些可能会向月球的地下海洋迁移。（图片来源：uux.cn/NASA/JPL加州理工学院/SWRI/PU）

果不其然，研究小组解释说，2022年9月，当“朱诺”号在距离木卫二220英里（354公里）的范围内飞行时，它能够确定这种水分裂作用的证据。根据美国国家航空航天局的一份声明，探测器发现了氢和氧离子，这些离子似乎是通过“轰击带电粒子”产生的，然后在木星掠过月球时被木星的磁场“吸收”。

“在这里，我们报告了对木卫二水冰表面离解产生的H2+和O2+吸收离子的直接观测，并证实这些物种是主要的大气成分，”该研究写道。

至于一些数字，科学家们得出结论，月球大气层每秒产生26磅（每秒12公斤）的分子氧。他们说，之前的估计从每秒几磅到2000多磅（每秒约900公斤）不等

“当美国国家航空航天局的伽利略任务飞越木卫二时，它让我们看到了木卫二与其环境之间复杂而动态的相互作用。朱诺号带来了一种直接测量木卫二大气层中脱落的带电粒子成分的新能力，我们迫不及待地想进一步窥探这个令人兴奋的水世界的幕后，”该研究的主要作者、普林斯顿大学的Jamey Szalay在声明中说，他是朱诺号的仪器科学家之一。“但我们没有意识到的是，朱诺号的观测结果会对木卫二结冰表面产生的氧气量产生如此严格的限制。”

由于该值低于之前的预期，该团队在研究中写道，这一结果引入了“更窄的范围来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，即这种产水方法可能是木卫二地下绿洲获取氧气的方式。

但是，正如美国国家航空航天局提供的一份声明所指出的，还有另一种思考方式。上面写道：“冰覆盖的木星月球每24小时产生1000吨氧气，足以让100万人呼吸一天。”。尽管如此，生活在异国情调的月球上的生命（即使是我们所知道的生命）会有一些异国情调的氧气需求吗？请继续关注这一条。

至于接下来会发生什么？研究小组表示，他们将前往解剖另一颗木星卫星：木卫一。

这项研究于3月4日发表在《自然天文学》杂志上。