科学家在欧罗巴表面附近发现有水的证据

捕捉到格陵兰岛“双脊”特征形成的穿冰雷达观测表明，欧罗巴的冰壳在表面常见的类似特征下可能有大量的水袋。这些发现于当地时间4月19日发表在《自然通讯》上，对于探测这个木卫二卫星外部的潜在宜居环境可能具有说服力。

“由于它更接近表面，在那里你可以从太空、其他卫星和木卫二的火山中获得有趣的化学物质，如果外壳中存在水袋就有可能出现生命的机会，”这项研究的论文第一作者、斯坦福大学地球、能源和环境科学学院地球物理学副教授Dustin Schroeder说道，“如果我们在格陵兰岛看到的机制是这些事情在木卫二上发生的方式，这表明到处都有水。”

一个地球上的类似物

在地球上，研究人员使用机载地球物理仪器分析极地地区以了解冰原的增长和退缩如何影响海平面上升。该研究区域的大部分发生在陆地上，在那里，冰原的流动受制于复杂的水文学--如动态的冰川下湖、表面融化池和季节性的排水管道--这带来了海平面预测的不确定性。

由于陆地上的次表层跟欧罗巴的液态水次表层海洋相当不同，所以当实验室小组在介绍欧罗巴时，研究的共同作者们惊讶地注意到，在冰冷卫星上形成的条纹看起来跟格陵兰岛冰原表面的一个小特征极为相似，而该小组已经详细研究过这个冰原。

Schroeder说道：“当我们看到这些微小的双脊时，我们正在研究跟气候变化及其对格陵兰岛表面的影响完全不同的东西--而且我们能够看到这些脊从‘未形成’到‘形成’。”

经过进一步检查，他们发现格陵兰岛上被称为双脊的“M”形山峰可能是欧罗巴上最突出特征的一个缩影。

突出的和普遍的

欧罗巴的双脊在月球的冰面上出现了戏剧性的裂痕，峰顶达到近1000英尺，并被大约半英里宽的山谷隔开。自从伽利略航天器在20世纪90年代拍摄到这颗星球表面的照片以来，科学家们已经知道了这些特征，但一直未能对它们是如何形成的作出明确的解释。

通过对NASA的IceBridge行动在2015年至2017年收集的表面高程数据和穿冰雷达的分析，研究人员揭示了格陵兰岛西北部的双脊是如何产生的--当时冰层在一个受压液态水的口袋周围断裂，该口袋在冰层内部重新冻结进而导致两个山峰上升为独特的形状。

“在格陵兰岛，这个双脊形成于一个地表湖泊和溪流的水经常排入近地表并重新冻结的地方。类似的浅水区在欧罗巴上形成的一种方式可能是通过来自地下海洋的水通过裂缝被迫进入冰壳--这将表明在冰壳内可能有合理数量的交换发生，”这项研究的论文 第一作者、斯坦福大学电气工程系博士生Riley Culberg说道。

滚雪球式的复杂性

欧罗巴的外壳似乎并不像一块惰性的冰块，而是经历了各种地质和水文过程--这一想法得到了这项研究和其他研究的支持。一个动态的冰壳支持可居住性，因为它有利于地表下的海洋和来自邻近天体的营养物质在地表积累的交换。

研究报告的共同作者Gregor Steinbrügge指出：“人们研究这些双脊已经有20多年了，但这是我们第一次真正能在地球上观察到类似的东西并看到大自然发挥它的魔力。我们正在向了解什么过程实际上主导着欧罗巴冰壳的物理和动力学的方向迈出更大的一步。”据悉，他是NASA喷气推进实验室(JPL)的行星科学家，在斯坦福大学做博士后研究时开始从事这个项目。

研究人员指出，他们对双脊如何形成的解释是非常复杂的，如果没有地球上的类似物他们不可能设想到这一点。

Schroeder说道：“如果没有看到它在格陵兰岛发生，我们在这篇论文中提出的机制几乎是过于大胆和复杂。”

这些发现为研究人员提供了一个雷达信号，其可以使用穿冰雷达快速检测这个双脊形成的过程，而穿冰雷达是目前计划从太空探索欧罗巴的仪器之一。

“我们是许多假设之上的另一个假设--我们只是有一个优势，即我们的假设有一些来自地球上类似特征形成的观察结果来支持它。它为一个非常令人兴奋的发现开辟了所有这些新的可能性，”Culberg说道。