彗星碰撞可能為木衛二的海洋注入了生命的構件

彗星撞擊木星的衛星木衛二可能有助于將在這顆衛星表面發現的生命的關鍵成分運送到其隱藏的液態水海洋中--即使這些撞擊并沒有完全擊穿月球的冰殼。這一發現來自于德克薩斯大學奧斯汀分校研究人員領導的一項研究，研究人員開發了一個計算機模型來觀察彗星或小行星撞擊冰殼后發生的狀況，冰殼估計有幾十公里厚。

該模型顯示，如果一次撞擊能夠至少穿過月球冰殼的一半，它所產生的受熱融水將通過其余的冰層下沉，將生命所需的一類化學物質：氧化劑從表面帶到海洋，在那里它們可以幫助維持庇護水域的潛在生命。

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計算機生成的木衛二上的撞擊坑（Manannan Crater）的撞擊后熔化室模擬。該模擬顯示融水在撞擊后幾百年內下沉到海洋中。Credit: Carnahan et al.

研究人員將巨大的融水室的穩定下沉比作一艘正在沉沒的船只。"一旦你得到足夠的水，你就會沉下去，"主要作者和博士生Evan Carnahan說。"這就像泰坦尼克號的10倍"。

科學家們認為撞擊是木衛二上運輸氧化劑的一種手段，但是他們認為撞擊過程也必須要突破冰層。這項研究很重要，因為它表明更大范圍的撞擊可以完成這項工作，共同作者、UT杰克遜地質科學學院地質科學系教授Marc Hesse說。

Hesse說："這增加了擁有生命所需的化學成分的概率，"他也是UT Oden計算工程與科學研究所的一名教員。這項研究發表在《地球物理學研究通訊》上。

泰爾，木衛二上的一個大型撞擊坑。資料來源：NASA/JPL/DLR

氧化劑能否從木衛二表面自然形成的地方進入海洋是行星科學中最大的問題之一。美國宇航局即將對這顆冰冷的衛星進行的木衛二Clipper任務的目標之一是收集數據，以幫助縮小答案范圍。

就目前而言，彗星和小行星撞擊是最合理的機制之一。科學家們已經在木衛二的表面發現了幾十個隕石坑，許多隕石坑都有明顯的波紋，表明隕石坑下面有冰凍的融水和撞擊后的運動。

這項研究對撞擊后的火山口環境進行了建模--研究融水如何穿過冰層以及其運輸氧化劑的能力。它建立在共同作者、威廉姆斯學院教授Rónadh Cox之前的一項研究的基礎上，該研究對突破木衛二冰層的撞擊進行建模。

該研究發現，如果撞擊到達冰殼的中點，超過40%的融水將進入海洋。產生的融水量可能非常大。例如，這項研究表明，一顆半英里寬的彗星如果到達冰殼的中點，所融化的水足以填滿俄勒岡州的火山口湖。

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2015年的一項研究用計算機模擬了對木衛二冰殼的撞擊。右邊是損壞情況，左邊是溫度。藍色表示較冷的溫度，紅色表示較熱的溫度。撞擊產生的亮紅色區域代表融化的水。德克薩斯大學奧斯汀分校領導的一項新研究探討了撞擊后融水的行為，以及它如何幫助將生命的成分運送到木衛二的冰雪覆蓋的海洋。

其他描述木衛二上的融水的模型通常將其長期置于地表附近，在那里它有可能有助于形成被稱為"混沌地形"的冰層。但是這項研究的結果使這種想法復雜化，融水的沉重重量導致它下沉而不是留在原地。

與木衛二一樣，土星的衛星泰坦也可能在冰殼下擁有一個液態水的海洋。美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）行星科學局的主管科學家Rosaly Lopes說，這個模型可以幫助科學家了解撞擊可能對其他冰雪世界產生的作用。

她說："就土衛六而言，這非常重要，因為土衛六有厚厚的冰殼--比木衛二的還要厚。我們對這項研究的應用非常感興趣"。