發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二內(nèi)部的二氧化碳，受到海底化學(xué)控制，比想象的還復(fù)雜！

西南研究院的科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一個(gè)新化學(xué)模型，該模型揭示了土星的衛(wèi)星土衛(wèi)二內(nèi)部二氧化碳(CO2)可能受到其海底化學(xué)反應(yīng)的控制。研究通過(guò)土衛(wèi)二冰面裂縫釋放的氣體羽流和冰凍的海霧表明，土衛(wèi)二內(nèi)部比之前想象的要復(fù)雜得多。研究作者、西南研究院的克里斯托弗·格萊因博士說(shuō)：通過(guò)了解羽流的組成，可以了解海洋是什么樣子。

它是如何變成這樣的，以及它是否提供了我們所知生命可以生存的環(huán)境。其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《地球物理研究快報(bào)》期刊上，研究提出了一種分析羽流成分的新技術(shù)，以估計(jì)海洋中溶解的二氧化碳濃度，這使得建模能夠探索更深層次的內(nèi)部過(guò)程。對(duì)美國(guó)國(guó)家航空航天局卡西尼號(hào)宇宙飛船的質(zhì)譜數(shù)據(jù)分析表明，月球巖石內(nèi)核和來(lái)自其地下海洋液態(tài)水之間的地球化學(xué)反應(yīng)最能解釋二氧化碳豐度。

將這一信息與之前發(fā)現(xiàn)的二氧化硅和分子氫(H2)相結(jié)合，可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)更復(fù)雜、地球化學(xué)更多樣化的核心。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，土衛(wèi)二似乎展示了一個(gè)大規(guī)模的碳封存實(shí)驗(yàn)。在地球上，氣候科學(xué)家正在探索是否可以利用類似的過(guò)程來(lái)減少工業(yè)二氧化碳排放。使用兩個(gè)不同的數(shù)據(jù)集，科學(xué)家得出了有趣的二氧化碳濃度范圍，這與海底某些含硅和含碳礦物混合物的溶解和形成預(yù)期結(jié)果非常相似。造成這種復(fù)雜性的另一個(gè)現(xiàn)象是土衛(wèi)二內(nèi)部可能存在熱液噴口。

在地球海底，熱液噴口釋放出熱的、富含能量、富含礦物質(zhì)的流體，使獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)得以蓬勃發(fā)展，這些生態(tài)系統(tǒng)中充斥著不同尋常的生物。卡西尼號(hào)離子中性質(zhì)譜儀(INMS)的首席研究員、斯威特研究所的亨特·韋特博士說(shuō)：復(fù)雜核心和海水的動(dòng)態(tài)界面可能會(huì)產(chǎn)生可能支持生命的能源。雖然還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二海洋中存在微生物生命的證據(jù)，但越來(lái)越多的化學(xué)不平衡證據(jù)，提供了一個(gè)誘人的暗示，即月球冰殼下可能存在宜居條件。

在卡西尼號(hào)任務(wù)結(jié)束之前，科學(xué)界繼續(xù)收獲卡西尼號(hào)近距離飛越土衛(wèi)二的很多數(shù)據(jù)。質(zhì)譜儀在卡西尼號(hào)航天器穿過(guò)羽流時(shí)檢測(cè)到了H2。另一臺(tái)儀器早些時(shí)候檢測(cè)到了微小的二氧化硅顆粒，這兩種化學(xué)物質(zhì)被認(rèn)為是熱液過(guò)程的標(biāo)志。觀測(cè)到的二氧化碳、二氧化硅和氫的不同來(lái)源表明，在一個(gè)不均勻的巖石核心中，礦物學(xué)和熱學(xué)上的環(huán)境是不同的。研究人員認(rèn)為內(nèi)核由碳酸化的上層和蛇紋狀的內(nèi)部組成。

碳酸鹽在地球上通常以沉積巖的形式出現(xiàn)，如石灰?guī)r，而蛇紋石礦物是由富含鎂和鐵的火成巖海底巖石形成。巖心深處還原鐵的熱液氧化生成H2，而與含石英碳酸鹽巖相交的熱液活動(dòng)則產(chǎn)生富硅流體。這類巖石還有可能通過(guò)涉及海底硅酸鹽和碳酸鹽的低溫反應(yīng)影響海洋二氧化碳化學(xué)。異質(zhì)核心結(jié)構(gòu)對(duì)可能的生命影響耐人尋味，這個(gè)模型可以解釋行星的分化和改造過(guò)程是如何產(chǎn)生地下生命所需化學(xué)（能量）梯度的。

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博科園｜研究/來(lái)自：美國(guó)西南研究院

參考期刊《地球物理研究快報(bào)》

DOI: 10.1029/2019GL085885

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