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尋找歐羅巴冰層下的真相

歐羅巴(Europa)在希臘神話中,是位美得令宙斯心動的姑娘;不知是不是巧合,在天體生物學家的眼中,木星的衛星「歐羅巴」或許也是最迷人的尤物。

歐羅巴佈滿「疤痕」的表面。

坦白說,我們對這顆衛星的所知並不多,迄今為止也只有伽利略號太空船對她做過較詳盡的近距離調查,但也是約十五年前的事了。沒想到的是,單單靠著這一點資訊,就足以窺見歐羅巴的迷人風采。對於現今自然科學愛好者來說,或許「歐羅巴的冰層下有廣袤的海洋」已成為一般性的常識,但畢竟目前還沒人「親自」鑽進歐羅巴裡面看個究竟,使得這說法雖然流行,但終究停留在假說的階段。到底科學家對歐羅巴地下海洋的存在有幾分把握?對於可能深埋在冰層下的驚人真相,又是如何推理得知的?

藉由觀測所得到的、歐羅巴衛星的平均密度與轉動慣量,在簡單的物理計算後,可以得出歐羅巴的外殼是由密度比矽酸鹽岩石或金屬低很多的水冰所組成,而且還蠻厚的。相較於外殼,辨明衛星內部是何種材質可就沒這麼容易了。歐羅巴存在地下海洋的說法,在伽利略號抵達後開始發酵。在許多研究者的貢獻之下,目前至少有四個資訊暗示了歐羅巴地底下非常的可疑:

  1.  潮汐作用力。眾所皆知,來自於月球的潮汐力是造成地球上海洋漲落的主要原因;而歐羅巴比起大多數的木星衛星都還要靠近木星,自然也會接受來自木星的重量級潮汐力。潮汐力提供的能量,在地球上使得海水循環運動,而在歐羅巴上,則會加熱表面冰層,並可能使內部熔化。
  2. 歐羅巴具有磁場。這代表內部有會導電的材質,並且有電流存在。所以,要不是內部有金屬核心(還得夠大才行,但是歐羅巴的平均密度不高,這可麻煩了…),就是存在鹹水海洋。
  3. 歐羅巴的表面特徵。歐羅巴的表面有著不尋常的線條。一般來說,除了地球之外,太陽系內的固體星體表面除了圓形的線條(這種線條通常來自於隕石撞擊或是火山活動),其他形狀的線條都很難見到。一旦發現了,就會成為行星地質學家感興趣的焦點。歐羅巴的表面有著密集的直線線條(如下圖),乍看之下很像冰上的裂隙,但實際上有些紋路還比較像山峰。另外歐羅巴表面有些地方非常崎嶇,像是許多山丘交錯在一起,稱之為「混沌地形」。雖然這奇怪的現象目前還沒找到確切的答案,不過要形成如此光景,這些冰底下不深的地方一定得有某種「東西」──可能是水,也可能是溫度較高的冰──與表面交互作用才得以生成。
  4. 。猶記在地球的海洋中,含量最多的陽離子除了鈉以外,其次就是鎂了。而鎂的化合物在紅外光波段的光譜特徵非常的明顯,這對我們來說是個好消息:當伽利略號在對歐羅巴表面調查的光譜中出現鎂的訊號後,看起來就像是找到了地底海的直接證據──歐羅巴表面出現了海洋乾涸後沉澱的鹽類!雖然最近的研究不支持此種「滄海桑田」的說法,但歐羅巴表面的鎂鹽(像是氯化鎂)來源很有可能仍然是冰下的地底海,雖然目前還不清楚是怎麼跑上來的就是了。

(歐羅巴表面紋路的近照,照片寬度約為225公里。不知這些紋路是怎麼形成的?是否暗示了地底下的結構?圖出處)

說實在的,不少科學家已經對很有可能存在的這片海洋「肖想」好幾年了,總是絞盡腦汁的想要怎麼在不破壞可能存在的外星生態系的條件下,鑽進去探測看看。如果這種「鑽洞機」真的做出來了,我們或許可期待由歐洲太空總署籌畫的、預定於2022年發射、2030年抵達的「果汁計畫」(JUICE,全名是木星冰月探測器)幫我們打個前鋒,發掘地球以外的第二個水世界!

如果還想知道更多,可以參考

(歐羅巴的內層結構圖。除了可能的全球地下海洋外,局部性的混沌地形下也可能有較淺的地下湖泊。圖來源)

P.S.歐羅巴的編號名即為木衛二,但浪漫的衛星還是比較適合擁有一個浪漫的名字,對吧?

關於作者

WhyJ

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同時滿足冒險的血液與科學研究的熱情,這就是地球科學與太空探索的魅力所在。期待在世界的某個角落中碰到你,那怕是層巒疊嶂的山稜上、波光瀲灩的水岸旁。那時,我將與你分享從沙丘中看見的歷史,與從冰川發掘的寶藏。夜晚,我們將遙望皎潔的明月,甚至更遠的木星與冰衛星,甚至更遠更遠──某顆系外行星上的生命,或許正拿望遠鏡看著我們討論人類最終的歸宿。