


一项新研究发现,覆盖木卫二赤道带的冰刃高度可能达到五层楼高,这可能会给未来的探测器着陆带来困难。
欧罗巴的大小与地球的月球大致相当,其坚硬的冰层厚度为 10 到 15 英里。科学家们认为,这层冰壳隐藏着一个可能深达 100 英里 的咸水海洋。由于地球上几乎有水的地方就有生命,因此这个隐藏的海洋可能是寻找地外生命的一个有希望的目标。
为了探查地壳下的情况,人类必须向欧罗巴发射探测器,并冒着着陆在其大部分未测绘地表的风险。包括美国宇航局伽利略号轨道飞行器在内的先前任务发现,这颗冰封的卫星表面布满了裂缝、山脊和沟槽,但缺乏足够详细的图像来揭示这些地貌之间的冰层是光滑还是崎岖。
未来空间探测器在欧罗巴上可能遇到的一个线索是地球上极端寒冷干燥的条件。例如,在智利阿塔卡马沙漠的高海拔地区,那里阳光充足,空气寒冷、干燥、静止,太阳光线会导致冰雪升华——即在不融化的前提下变成水蒸气。这会留下巨大的刀状地貌,称为“板状冰”(penitentes),高达约 16 英尺,均朝向正午的太阳。(板状冰的名字来源于它们看起来像一群在忏悔中跪下的人。)
最近的发现还在冥王星上发现了由冰冻甲烷形成的板状冰的迹象。“我们开始想象这些崎岖的地形可能存在于太阳系其他地方,这只是时间问题,”研究合著者、加州莫菲特菲尔德美国宇航局艾姆斯研究中心的や天体物理学家兼行星科学家 Orkan Umurhan 说。Umurhan 和他的同事们 今天在《自然地球科学》杂志上 发表了他们的发现。
为了探究板状冰是否也可能从欧罗巴表面突出,科学家们计算了欧罗巴表面水冰的升华速率。他们将这些速率与其他可能侵蚀这颗冰卫星表面的事件进行了比较,例如陨石撞击和从木星喷射到欧罗巴的带电粒子轰击。
研究人员发现,升华会导致欧罗巴表面变得更崎岖,而其他机制则会使其变得光滑。在欧罗巴的赤道带,他们发现升华应该是主要的侵蚀过程,其强度足以在 5000 万年的时间里(这是欧罗巴表面的平均年龄)雕刻出高达约 50 英尺、宽 23 英尺的板状冰。科学家们补充说,这种板状冰可以解释在欧罗巴赤道附近观察到的雷达和热异常现象。
“很高兴看到严谨的科学如何帮助我们想象一个未知星球的表面可能是什么样子,其规模是我们从未见过的,”德克萨斯大学奥斯汀分校的行星科学家 Cyril Grima 说,他并未参与这项研究。
巨大的板状冰组成的崎岖区域可能会对任何登陆欧罗巴的太空任务构成危险,例如“美国宇航局的欧罗巴着陆器概念,一个四腿静态平台,”Grima 说。如果科学家们希望未来能在欧罗巴的赤道纬度登陆探测器,侦察以确定板状冰的位置至关重要。“即将到来的欧罗巴快帆号探测器的载荷非常适合这类探测,”他指出。
未来的侦察任务也有可能根本找不到任何板状冰。加州帕萨迪纳美国宇航局喷气推进实验室的天体生物学家兼行星科学家 Kevin Hand 说,研究人员用于地球板状冰形成的计算机模型可能不适用于欧罗巴,因为欧罗巴与地球不同,几乎没有大气层,而且其冰通常富含盐和硫化合物,他没有参与这项研究。
“我们已经研究了这个问题,并决定最好的办法就是直接在实验室里构建欧罗巴,”Hand 补充道。“到目前为止,我们的团队还没有在与欧罗巴相当的条件下看到板状冰形成。我相信欧罗巴上确实存在奇特的构造,但它们并不是由驱动地球板状冰形成的同一物理机制产生的。”
欧罗巴可能不是科学家们发现板状冰或类似奇特构造的最后一个地方。“显而易见的是,由升华作用雕刻出的地貌可能在太阳系中的冰体中相当普遍,”Umurhan 说。“当你去阿塔卡马沙漠看到这些,会觉得它们相当超凡脱俗,而现在我们看到事实确实如此。”