木星的月亮木卫二可能具有俯冲带

时间：2021-07-16 08:52:07 来源：

先前的研究表明，在木星的卫星欧罗巴上可能发生了类似俯冲的事情。一项新的研究提供了地球物理证据，表明它确实可能在月球的冰壳上发生。NASA / JPL-Caltech / SETI研究所

最新研究表明，木星的月亮木卫二可能具有俯冲带，可以向地下海洋提供生命化学食品。

布朗大学的一项研究提供了新的证据，证明木星的月亮欧罗巴的冰壳可能具有类似于地球上的板块构造。板块构造活动的存在可能对被认为存在于月球表面之下的海洋中的生命可能性具有重要意义。

这项研究发表在《地球物理研究杂志》上：行星通过计算机建模显示，俯冲（当一块构造板块滑入另一块板并沉入行星内部深处时）在欧罗巴的冰壳中实际上是可能的。这一发现加强了对欧罗巴表层地质的早期研究，该研究发现了月球的冰壳看起来正在以类似于海洋中的洋脊在地球上扩张的方式扩张的区域。俯冲的可能性为构造难题增加了另一部分。

“我们有这种扩展和扩散的证据，所以问题就变成了该材料去哪儿了？”布朗地球，环境与行星科学系的助理教授，该研究的主要作者布兰登·约翰逊（Brandon Johnson）说。“在地球上，答案是俯冲带。我们显示的是，在对欧罗巴条件的合理假设下，俯冲也可能在那里发生，这确实令人兴奋。”

约翰逊说，兴奋的部分原因是表面结皮富含氧化剂和其他终身生命的化学食物。俯冲作用为食物与海平面下的海洋接触提供了一种途径，科学家认为这种可能性可能存在于欧罗巴的冰层下。

约翰逊说：“如果确实在那片海洋中有生命，那么俯冲提供了一种提供所需营养的方式。”

在冰上俯冲

在地球上，俯冲主要由下降的平板与周围地幔之间的温度差异驱动。地壳物质要比地幔物质冷得多，因此密度也更高。增加的密度提供了将平板沉入地幔深处所需的负浮力。

尽管先前的地质研究表明，在欧罗巴上可能发生类似俯冲的事情，但尚不清楚该过程如何在冰冷的世界中起作用。约翰逊说，有证据表明，欧罗巴的冰壳有两层：非常冷的冰的薄外盖，位于略微温暖的对流冰层上。如果将外部冰盖中的一块板向下推入下方的较暖的冰中，其温度将迅速升至周围冰的温度。此时，平板将具有与周围冰相同的密度，因此将停止下降。

但是约翰逊和他的同事们开发的模型表明，无论温度如何变化，欧罗巴都有可能发生俯冲。该模型表明，如果表层冰壳中的盐含量不同，则可以为平板俯冲提供必要的密度差。

约翰逊说：“在冰板上加盐就像加一点重量，因为盐比冰更稠密。”“因此，除了温度以外，我们还表明冰中盐分的差异可能使欧罗巴发生俯冲。”

并且有充分的理由怀疑欧罗巴地区确实存在含盐量的变化。地质证据表明，欧罗巴次表层海洋偶尔会向上涌水，这一过程类似于地球地幔上涌岩浆的过程。上升流将在其上升的地壳中留下高盐含量。还有一种可能是冰冻狂暴，其中咸的海洋物质实际上会喷洒到地表。

约翰逊说，除了为欧罗巴上宜居的海洋提供支持外，这项研究还建议在太阳系中建立一个新的位置，以研究在我们自己星球的进化中起关键作用的过程。

他说：“以为我们可能在地球以外的其他地方拥有板块构造，这真是令人着迷。”“从比较行星学的角度来看，如果我们现在可以在这个截然不同的地方研究板块构造，那么它也许可以帮助我们了解板块构造是如何在地球上开始的。”

约翰逊在论文上的合著者Rachel Sheppard，Alyssa Pascuzzo，Elizabeth Fisher和Sean Wiggins都是布朗的研究生。他们参加了约翰逊提供的名为“海洋世界”的课程，该课程侧重于欧罗巴这样的物体，这些物体被认为在冰冷的贝壳下面有海洋。

约翰逊说：“这篇论文是我们一起做的一个班级项目，令人兴奋的是我们提出了一些有趣的结果。”

出版物：布兰登·约翰逊（Brandon C. Johnson）等人，“孔隙率和盐含量决定了木卫二的冰壳中是否会发生俯冲”，JGR，2017； DOI：10.1002 / 2017JE005370

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