木星的卫星欧罗巴是太阳系中少数几个可能拥有适合生命生存条件的行星之一。先前的研究表明，在其水冰壳下面是一个液态水咸海，海底是岩石质的。然而，行星科学家尚未证实该海洋是否含有生命所需的化学物质，特别是碳。

天文学家利用宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据，在欧罗巴冰冷表面的特定区域发现了二氧化碳。分析表明，这种碳可能起源于地下海洋，并不是由陨石或其他外部来源提供的。此外，它是在地质上最近的时间尺度上沉积的。这一发现对于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对我们所知的生命充满敌意，或者它是否可能适合生命生存，”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(Geronimo Villanueva)说，他是一篇论文的主要作者。描述研究结果的两篇独立论文。

“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。碳是一种生物必需元素，”纽约州伊萨卡康奈尔大学的 Samantha Trumbo 补充道，她是分析这些数据的第二篇论文的主要作者。

国家航空航天局 (NASA) 计划于 2024 年 10 月发射 欧罗巴快艇 (Europa Clipper) 航天器，该航天器将对欧罗巴进行数十次近距离飞越，以进一步调查它是否具备适合生命存在的条件。

表层海洋连接

韦伯发现，在欧罗巴表面，二氧化碳最丰富的地区是塔拉地区——这是一个地质年轻的地区，其地形通常被重新覆盖，被称为“混沌地形”。表层冰已被破坏，地下海洋和冰面之间可能发生了物质交换。

特朗博解释说：“哈勃太空望远镜之前的观测显示了塔拉地区存在来自海洋的盐的证据。” “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的最终起源可能是内海。”

“科学家们正在争论木卫二的海洋与其表面的连接程度。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。“这表明，即使在钻透冰层以了解全貌之前，我们也可能能够了解有关海洋组成的一些基本知识。”

两个团队都使用韦伯近红外光谱仪 ( NIRSpec )整体现场单元的数据识别了二氧化碳 。该仪器模式可在直径为 1,944 英里的木卫二表面提供分辨率为 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并不稳定。因此，科学家们表示，它很可能是在地质上最近的时间尺度上提供的——这一结论得到了它集中在年轻地形区域的支持。

“这些观测只花费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(Heidi Hammel)说，她是韦伯跨学科科学家，领导韦伯太阳系第一周期保证时间观测。“即使时间很短，我们也能够做真正的大科学研究。这项工作首次揭示了我们将能够利用韦伯进行的所有令人惊叹的太阳系科学。”

寻找羽毛

维拉纽瓦的团队还寻找木卫二表面喷出水蒸气的证据。研究人员使用宇航局哈勃太空望远镜在 2013 年、 2016 年和 2017 年报告了对羽流的初步探测。然而，找到确凿的证据却很困难。

新的韦伯数据显示没有羽流活动的证据，这使得维拉纽瓦的团队能够对可能喷射的物质的速率设定严格的上限。然而，研究小组强调，他们的未检测到并不排除存在羽流。

“这些羽流总是有可能是变化的，你只能在特定的时间看到它们。我们只能百分百确信地说，当我们与韦伯一起进行这些观测时，我们没有在木卫二上发现羽流。”哈梅尔说。

这些发现可能有助于为 NASA 的 Europa Clipper 任务以及 ESA(欧洲航天局)即将推出的木星冰卫星探测器 ( JUICE ) 提供信息。

这两篇论文将于9月21日发表在《科学》杂志上。