美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜在木星的卫星木卫二上探测到二氧化碳，这表明木卫二可能有适合生命生存的条件。这一发现指出了木卫二冰冷的表面和地下海洋之间的交流，强调了木卫二在即将到来的太空任务中的潜力。这幅插图描绘了一团水汽，可能是从木星的卫星木卫二冰冷的表面释放出来的。信贷:NASA / ESA / K。Retherford / SWRI

自从人类凝视夜空以来，我们就没有雄鹿一个关于地球以外的生命科学家们现在知道我们太阳系的几个地方可能有co适宜生命生存的环境。其中之一是木星的卫星木卫二，这是一个迷人的世界，拥有含盐的地下液态水海洋——可能是地球上所有海洋总和的两倍。然而，科学家们并没有这样做确认木卫二的海洋是否存在含有生物必需的化学物质，特别是碳，我们所知道的生命的普遍组成部分。现在，使用詹姆斯·韦伯太空望远镜，天文科学家们在木卫二表面发现了碳，这些碳很可能起源于这片海洋。这一发现标志着一个潜在的宜居环境政府在欧罗巴的海洋。

美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜上的NIRCam(近红外摄像机)拍摄到了木星卫星木卫二表面的这张照片。韦伯在木卫二冰冷的表面发现了二氧化碳，这些二氧化碳很可能来自木卫二的地下海洋。这一发现对木卫二海洋的潜在宜居性具有重要意义。月亮看起来大多是蓝色的，因为它在较短的红外波长上更亮。白色的特征对应于混沌地形波伊斯地区(左)和塔拉地区(中、右)，地表二氧化碳冰增多。来源:NASA, ESA, CSA, Gerónimo Villanueva (NASA- gsfc)， Samantha K Trumbo(康奈尔大学)，Gerónimo Villanueva (NASA- gsfc)， Alyssa Pagan (STScI)

木星的卫星木卫二是太阳系中少数几个可能拥有适合生命生存条件的星球之一。先前的研究表明，在它的水冰外壳下面是一个咸水的液态水海洋，海底是岩石。然而，行星科学家还没有证实海洋中是否含有生命所需的化学物质，尤其是碳。

天文学家利用美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据，在木卫二冰冷表面的一个特定区域发现了二氧化碳。分析表明，这种碳可能来自地下海洋，而不是由陨石或其他外部来源带来的。此外，它是在最近的地质时间尺度上沉积的。这一发现对木卫二海洋的潜在宜居性具有重要意义。

“在地球上，生命喜欢化学物质的多样性——多样性越多越好。我们是碳基生命。“了解木卫二海洋的化学成分将帮助我们确定它是否像我们所知道的那样对生命不利，或者它是否可能是生命的好地方，”美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的杰罗尼莫·维拉纽瓦说，他是描述这一发现的两篇独立论文之一的主要作者。

“我们现在认为，我们有观测证据表明，我们在木卫二表面看到的碳来自海洋。这不是一件小事。碳是一种生物基本元素，”纽约州伊萨卡市康奈尔大学的萨曼莎·特朗博补充道，她是分析这些数据的第二篇论文的主要作者。

美国宇航局计划于2024年10月发射“木卫二快船”飞船，该飞船将对木卫二进行数十次近距离飞行，以进一步调查木卫二是否有适合生命生存的条件。

这张图显示了欧罗巴表面的地图，在第一个面板中是美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜上的NIRCam(近红外相机)，在接下来的三个面板中是韦伯的NIRSpec/IFU(近红外光谱仪的积分场单元)数据得出的成分图。在组成图中，白色像素对应于被称为塔拉地区(中间和右边)的大规模混乱地区的二氧化碳，以及混乱地区波伊斯地区(左边)部分地区的额外浓度。第二个和第三个面板显示了结晶二氧化碳的证据，而第四个面板显示了复杂的无定形二氧化碳。来源:NASA, ESA, CSA, Gerónimo Villanueva (NASA- gsfc)， Samantha K Trumbo(康奈尔大学)，Gerónimo Villanueva (NASA- gsfc)， Alyssa Pagan (STScI)

海面与海洋的连接

韦伯发现，在木卫二的表面，二氧化碳最丰富的地方是一个叫做塔拉地区的地区，这是一个地质年轻的地区，通常是被称为“混沌地带”的地表。表面的冰已经被破坏了，并且很可能在地下海洋和冰表面之间进行了物质交换。

特朗博解释说:“先前哈勃太空望远镜的观测显示，塔拉地区存在海洋盐。”“现在我们看到二氧化碳也高度集中在那里。我们认为这意味着碳可能最终起源于内部海洋。”

“科学家们正在争论木卫二的海洋与表面有多少联系。我认为这个问题一直是木卫二探索的一大推动力。”维拉纽瓦说道。“这表明，甚至在我们钻穿冰层以获得全貌之前，我们就可以了解一些关于海洋组成的基本知识。”

两个小组都利用韦伯近红外光谱仪(NIRSpec)的积分场单元的数据确定了二氧化碳。这种仪器模式提供了直径为1944英里的木卫二表面分辨率为200 x 200英里(320 x 320公里)的光谱，使天文学家能够确定特定化学物质的位置。

二氧化碳在木卫二表面不稳定。因此，科学家们说，它很可能是在最近的地质时间尺度上提供的——这一结论得到了它集中在年轻地形地区的支持。

“这些观测只花了天文台几分钟的时间，”天文学研究大学协会的海蒂·哈梅尔说，她是韦伯望远镜的跨学科科学家，负责韦伯望远镜对太阳系的第一周期保证时间观测。“即使在这么短的时间内，我们也能够做真正的大科学。这项工作首次暗示了我们将能够用韦伯做的所有惊人的太阳系科学。”

寻找羽流

Villanueva的团队也在寻找木卫二表面有水蒸气喷发的证据。研究人员使用美国宇航局的哈勃太空望远镜报告了2013年、2016年和2017年对羽流的初步探测。然而，找到确凿的证据一直很困难。

新的韦伯数据没有显示出羽流活动的证据，这使得维拉纽瓦的团队可以对潜在物质的喷射率设定一个严格的上限。然而，研究小组强调，他们没有探测到并不能排除烟柱的可能性。

“这些羽流总是有可能是可变的，你只能在特定的时间看到它们。我们能百分百肯定地说，当我们用韦伯望远镜观察木卫二时，我们并没有探测到羽流。”

这些发现可能有助于美国宇航局的木卫二快船任务，以及欧洲航天局即将发射的木星冰卫星探测器(JUICE)。

这两篇论文将发表在9月21日的《科学》杂志上。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的空间科学天文台。韦伯正在解开我们太阳系的谜团，放眼其他恒星周围的遥远世界，探索宇宙的神秘结构和起源，以及我们在其中的位置。韦伯是一个国际化的人美国国家航空航天局(NASA)及其合作伙伴欧洲航天局(ESA)和加拿大航天局(Canadian Space Agency)共同领导了这一项目。