木衛二歐羅巴是尋找外星生命的主要候選地之一。這顆冰凍的衛星有一個地下海洋，而且有證據表明它是溫暖的、含鹽的，並富含有利於生命的化學成分。一項新研究表明，這顆衛星正在將氧氣帶到它的冰殼下面，在那裡它可能會養活簡單的生命。

歐羅巴是否能在其地表下的海洋中維持生命是非常有爭議的，在美國宇航局將Europa Clipper 送到那里之前，這個爭論基本上是停留在中立狀態。前往歐羅巴的任務必須經過精心設計，美國宇航局的部分設計基於科學家希望Clipper解決哪些具體問題。

美國宇航局在設計任務時考慮到了大問題，但他們只能回答較小的、具體的問題。因此，科學家們正在研究歐羅巴的不同方面，並進行模擬，以微調他們需要該任務提出的問題。

氧氣是這些問題中的一個核心。它可能是了解歐羅巴可居住性的最後一環。

歐羅巴有，或者說研究人員認為它有，大部分生命維持自身所需的東西。水是主要成分，而且它的地下海洋中有大量的水。歐羅巴的水比地球的海洋還要多。它還擁有所需的化學營養物質。生命需要能量，而歐羅巴的能量來源是來自木星的潮汐折曲，它加熱其內部並阻止海洋凍結成固體。對大多數科學家來說，這些都是相當公認的事實。

這顆冰凍的衛星表面也有氧氣，這是另一個耐人尋味的可居住性的暗示。氧氣是在太陽光和來自木星的帶電粒子撞擊月球表面時產生的。但是有一個問題：歐羅巴的厚冰層是氧氣和海洋之間的障礙。歐羅巴的表面是冰凍的，所以任何生命都必須在其巨大的海洋中。

氧氣如何才能從表面進入海洋？

根據一封新的研究信，歐羅巴冰殼中的鹽水池可能正在將氧氣從表面輸送到海洋中。這封研究信的主要作者是Marc Hesse，他是得克薩斯大學奧斯汀分校Jackson地質科學學院地質科學系的教授。

這些鹽水池存在於冰殼中一些地方，由於海洋中的對流，一些冰會融化。歐羅巴的著名的混沌地形在這些水池上方形成。

混沌地形覆蓋了歐羅巴冰凍表面的大約25%。混沌地形是山脊、裂縫、斷層和平原錯綜複雜的地方。目前對混沌地形的確切原因還沒有明確的認識，儘管它可能與地表下不均勻的加熱和熔化有關。歐羅巴的一些最具代表性的圖片突出了這種奇怪的美麗特徵。

科學家認為歐羅巴的冰層大約有15到25公里（10到15英里）厚。2011年的一項研究發現，歐羅巴上的混亂地形可能位於冰層下3公里（1.9英里）的巨大液態水湖之上。這些湖泊並不直接與地表下的海洋相連，但可以排入它們。根據這項新研究，鹽水湖可以與地表氧氣混合，隨著時間的推移，可以向更深的地表下海洋輸送大量的氧氣。

“我們的研究使這一過程進入了可能的領域，”Hesse說。“它為被認為是歐羅巴地下海洋可居住性的突出問題之一提供了一個解決方案。”

研究人員在他們的模擬中展示了氧氣是如何通過冰層運輸的。含氧的鹽水在孔隙度波中移動到地下海洋。孔隙度波通過瞬間擴大冰中的孔隙，然後迅速地再次密封起來，將鹽水運過冰。幾千年來，這些孔隙度波將富含氧氣的鹽水運送到海洋中。

混沌地形和氧氣運輸之間的關係並不完全清楚。但科學家們認為，由潮汐加熱引起的對流上升氣流部分融化了冰，表現為表面上錯落有致的混沌地形。鹽水下的冰必須是融化的或部分融化的，富氧鹽水才能排入海洋。“為了使這些鹽水排出，下面的冰必須是可滲透的，因此是部分融化的。”作者寫道：“以前的研究表明，潮汐加熱使歐羅巴冰殼對流部分的上湧溫度增加到純冰的熔點。”

歐羅巴的表面是嚴寒的，但還沒有冷到可以迅速重新凍結，以至於氧氣無法在鹽水中運輸。在月球的兩極，溫度從未超過零下220攝氏度。但模型的結果”……表明表面的再凍結速度太慢，無法阻止鹽水的排出，也無法阻止氧化劑輸送到內部海洋。”雖然歐羅巴的表面冰層被凍成了固體，但其下的冰層是對流的，這就推遲了冰凍。而且一些研究表明，海底可能是火山。

該研究稱，在歐羅巴表面吸收的氧氣約有86%進入海洋。在這顆衛星的歷史上，這一比例可能發生了很大的變化。但是研究人員的模型所得出的最高估計值創造了一個與地球非常相似的富氧海洋。是否有生命生活在冰下？

共同作者Steven Vance說：“想到某種有氧生物就生活在冰下，這很誘人。”他是美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）的研究科學家，也是其行星內部和地球物理學小組的主管。

Kevin Hand是對歐羅巴、其生命潛力和即將到來的Europa Clipper 極感興趣的眾多科學家之一。Hand是美國宇航局/JPL的科學家，其工作重點是歐羅巴。他希望Hesse和他的研究人員已經解決了這顆冰凍衛星海洋中的氧氣問題。

他問道：“我們知道歐羅巴的表面有像氧氣這樣有用的化合物，但是這些化合物是否能進入下面的海洋，讓生命能夠使用它們？在Hesse和他的合作者的工作中，答案似乎是肯定的。”

Europa Clipper 能提出什麼問題，可能證實這些發現？

Europa Clipper 是第一個專門針對歐羅巴的任務。研究人員認為他們知道許多關於歐羅巴的事情，但還沒有能夠證實。Clipper的設計是為了實現三個更大的目標。

• 調查海洋的組成，以確定它是否具有維持生命的必要成分。
• 調查這顆衛星的地質，以了解其表面是如何形成的，包括混沌地形。
• 確定冰殼的厚度以及冰殼內部和下面是否有液態水。他們還將確定海洋與表面的互動情況。海洋中是否有任何東西通過外殼上升到頂部？是否有任何來自地表的物質向下進入海洋？

最後一點是關於氧氣從表面到海洋的潛在運輸。Europa Clipper 將攜帶10個儀器，它們將共同解決這些問題。

當涉及到歐羅巴上的氧氣運輸時，MAss SPectrometer for Planetary EXploration/Europa（MASPEX）特別有趣。

“MASPEX將從歐羅巴附近的氣體中獲得關鍵的答案，例如歐羅巴的表面、大氣和疑似海洋的化學成分，”該儀器的網頁解釋道。“MASPEX將研究木星的輻射如何改變歐羅巴的表面化合物，以及表面和海洋如何交換物質。”

MASPEX，以及Europa Clipper 的其他儀器，可能會證實氧氣從表面到海洋的運輸，如果那裡有生命的話，生命可以使用它。但是人們必須等待一段時間。Europa Clipper計劃於2024年10月發射，直到5.5年後才會到達木星系統。一旦到達那裡，其科學階段預計將持續4年。因此，可能要到2034年研究人員才能得到所有的數據。