本文与 加州理工学院（Caltech）合作发表。 刊发本文不代表世界经济论坛认同其中观点。
木星的卫星木卫二被认为在其冰冷外壳之下拥有一片广阔的咸水海洋，科学家表示，这片海洋有可能孕育生命。事实上，美国国家航空航天局（NASA）近期提出的一项任务，将前往这颗冰封卫星的表面，搜寻可能指示生命存在的化合物。但最佳的探寻地点在哪里？加州理工学院研究生Patrick Fischer与 Mike Brown（理查德和芭芭拉·罗森伯格教授、行星天文学教授）以及喷气推进实验室天体生物学家兼行星科学家Kevin Hand的新研究表明，答案可能在于木卫二所谓“混沌地形”中那些布满伤痕、杂乱无章的区域。
关于该研究的一篇论文 已被《天文学杂志》（The Astronomical Journal）接收。
“我们长期以来就知道，木卫二布满裂缝、脊状隆起和转换断层的新鲜冰质表面，正是其内部广阔咸水海洋的外在标志，”Brown说。混沌地形区域显示出巨大冰板断裂、移位并重新冻结的特征。这些区域尤其值得关注，因为下方海洋的水可能经由裂缝涌至表面，并在那里留下沉积物。
“直接对木卫二海洋进行采样在技术上是一项重大挑战，很可能要等到遥远的未来，”Fischer说。“但如果我们能够采集混沌地形区域遗留的沉积物，就可能揭示下方海洋成分和动力学的诸多信息。”据推测，该海洋深度可达100公里。
“这可能让我们了解大量关于岩质内核与海洋交界处活动的信息，”Brown补充道。
为寻找此类沉积物，研究人员重新审视了2011年在夏威夷的 W. M. Keck天文台 使用OSIRIS光谱仪所获得的观测数据。光谱仪将光分解为其组成部分，然后测量它们的频率。每种化学元素都具有独特的光吸收特性，称为光谱带或吸收带。在特定波长处吸收光而形成的光谱图样，可通过观测反射的阳光，用于识别木卫二表面矿物的化学成分。
OSIRIS仪器测量红外波段的光谱。“我们预期在木卫二上发现的矿物，在红外光下具有非常独特的光谱指纹，”Fischer说。“将其与凯克望远镜自适应光学的非凡能力结合起来，你就拥有了一个非常强大的工具。”自适应光学机制通过测量亮星或激光的图像畸变并进行机械校正，减少地球大气湍流造成的模糊。
OSIRIS的观测获得了木卫二表面1600个不同点位的光谱。为理解这批数据，Fischer开发了一种新技术，用于对光谱特征的主要类别进行分类和识别。
“Patrick开发了一种非常巧妙的新数学工具，可以让你获取一组光谱，并在没有任何预设人为偏见的情况下自动将其划分为若干不同类别，”Brown说。随后，该软件能够将这些读数分组与美国国家航空航天局伽利略号任务绘制的木卫二表面图相关联，该任务自20世纪90年代末起对这颗木星卫星进行测绘。由此得到的合成图为团队所关注区域的成分提供了直观参考。
分析得出三类成分截然不同的光谱类别。第一类是水冰，它主导着木卫二表面。第二类包括电离硫和氧（被认为源自邻近卫星木卫一的火山活动）轰击木卫二表面并与原生冰发生反应所形成的化学物质。这些发现与Brown、Hand等人在确定木卫二表面化学成分时所开展的 既往工作 的结果相吻合。
但第三组化学指示物更令人费解。它既不符合冰或硫的分组，也不是人们根据此前对木卫二的认识可能预期的、易于识别的一组盐类矿物。据推测镁存在于表面，但其光谱特征较弱，而这第三组读数也与之不符。“事实上，它与此前与木卫二相关的任何盐类物质都不一致，”Brown说。
当将这第三组数据映射到表面时，它与混沌地形区域叠合。“我在查看第三组光谱的分布图时注意到，它大体上与伽利略号图像所绘制的混沌区域相吻合。那一刻令人震惊，”Fischer说。“这项研究最重要的成果，在于认识到这些物质是木卫二本身固有的，因为它们与近期存在地质活动的区域明显相关。”
沉积物的成分仍不明确。“准确的识别一直很困难，”Brown说。“我们认为，我们或许看到的是大量海水流到表面并随后蒸发殆尽后残留的盐类。他将这些区域与地球上的同类相比较。“它们可能类似于世界沙漠地区的大型盐滩，其中盐的化学成分反映了蒸发前溶解在水中的各种物质。”
据Brown表示，木卫二上类似的沉积物可以让人一窥下方的海洋。“如果要在木卫二上指出一个海水近期曾穿透冰层并将其化学物质倾倒于表面的区域，那就是这里。如果我们有朝一日能够对此处发现的化学成分进行采样和编目，我们或许能够了解木卫二海底正在发生的事情，甚至可能找到有机化合物，那将非常令人振奋。”
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作者：Rod Pyle是加州理工学院（位于加利福尼亚州帕萨迪纳市）的科学作家。
图片：木星冰冷卫星木卫二的表面，由美国国家航空航天局于2014年11月24日提供。NASA/JPL-Caltech/SETI Institue/Handout via Reuters.