【中国观察2025年06月04日讯】科学家长期认为木卫二表面冰层下，可能藏有一片广阔的咸水海洋，但缺乏确凿证据。这次，詹姆斯‧韦伯太空望远镜（JWST）最新观测数据显示，该卫星的冰层型态频繁转换，为冰壳下存在液态海洋的假设，提供一个有力的证据。
木卫二（Europa）作为木星的四大卫星之一，受木星强大引力作用恒以一面朝向木星，使其呈现潮汐锁定现象，并长期受到木星强磁场产生的带电粒子轰击。数十年来，众多天文学家一直认为木卫二内部由岩石与金属核心构成，上面覆盖广阔海洋，海上面覆盖着一层地质年龄不超过1.8亿年的冰壳。他们还认为，潮汐弯曲产生的热量使海洋保持液态，并驱动冰壳移动呈现类似板块运动现象，将表面的化学物质挤压到下面的海洋，但这一假设尚未证实。
这次，美国西南研究所（Southwest Research Institute）的研究团队分析美国太空总署（NASA）的JWST太空望远镜于2022年11月底收集的木卫二光谱数据，发现不同的地方有不同种类的冰，且这些冰正快速转换成不同型态。该研究成果于5月28日发表到《行星科学杂志》。
地球水分子受到地球磁场和大气层保护，使其冻结时多形成六方晶体的定形冰。宇宙中的冰晶，则容易受到来自太阳与宇宙中的带电粒子和辐射的轰击，使冰晶内部结构遭受破坏，形成一种无法定形的非结晶冰。因此，先前科学家认为木卫二的表面露出的水冰，也应该以不定形冰为主。
不过，西南研究所团队研究JWST望远镜的光谱数据时，发现木卫二的表面不仅存有不定形冰，还有大量定形冰，且定形冰常伴随裂缝、山脊与平原交织的混沌地形，部分区域冰晶型态变化周期仅15天左右。这显示出其可能存在复杂的地质活动。
该研究团队在这些被称为“塔拉区”（Tara Regio）的混沌地形上，发现常见的氯化钠、二氧化碳与过氧化氢（俗称双氧水），以及拥有同位素的二氧化碳，其原子质量为13，包含6个质子和7个中子。这些发现进一步支持科学家对木卫二存在海洋的假设，同时为木卫二移居计划性提供了新线索，未来NASA的“欧罗巴快船”（Europa Clipper）将多次近距离飞掠木卫二，有望进一步揭开这颗卫星的神秘面纱。
该论文的主要作者、约翰霍普金斯大学（Johns Hopkins University）应用物理实验室的光谱学家理查德‧卡特赖特（Richard Cartwright）博士对西南研究所的新闻室表示，“我们认为在某些区域表面多孔且足够温暖，足以让冰快速重新结晶。”
卡特赖特接着说，“此外，我们在塔拉区发现了包括氯化钠（例如食盐）等其它不寻常的物质。这些氯化钠是最佳证据，而它可能源自其内部海洋。我们还发现，木卫二上存在二氧化碳和过氧化氢的证据，显示这个地方的化学性质独特且引人入胜。”
卡特赖特解释，“这些二氧化碳13的来源还难以解释，所有证据均指向其来自内部，且与塔拉区检测到的普通二氧化碳来源的假设一致。”
美国西南研究所的乌吉瓦尔‧劳特（Ujjwal Raut）博士则表示，“我们结合JWST望远镜收集的新数据强烈表明，目前所看到的物质来自木卫二内部，或许是来自木卫二厚冰壳下方近20英里（30公里）的液态海洋。”
劳特接着说，“这片破碎的表面物质区域，可能表明地质运动过程将地下物质从下方推上来。当我们在地表发现有二氧化碳时，认为它很可能是来自地表下的海洋，而这些新发现是我们继续探索的动力。
