自從人類仰望夜空以來，我們就對地球以外的生命充滿了好奇。科學家現在知道，太陽系中有幾個地方可能具備適合生命存在的條件。木星的衛星木衛二就是其中之一，這是一個迷人的世界，它有一個鹹的液態水錶層下海洋–可能是地球上所有海洋液態水總和的兩倍。然而，科學家們還沒有確認木衛二的海洋是否含有生物必需的化學物質，尤其是碳–我們所知的生命的普遍構成元素。

現在，天文學家利用詹姆斯-韋伯太空望遠鏡在木衛二表面發現了碳，而碳很可能就來自這個海洋。這項發現預示著木衛二海洋可能存在宜居環境。

黑色背景下的藍白色球體讓人想起著名的太空地球”藍色大理石”照片。這個球體的邊緣模糊不清，呈現彌散狀，面向觀察者的北半球大部分區域呈現出深藍色斑塊。一個大的月牙形白色斑塊沿著南半球面向觀察者的左側延伸，一個較大的圓球形白色斑塊覆蓋了南半球右側的中緯度地區。淺藍色區域與南半球的這些白色斑塊相鄰。

木星的衛星木衛二是太陽系中少數幾個可能孕育生命的世界之一。先前的研究表明，在它的水冰地殼下面，有一個含鹽的液態水海洋和一個岩石海底。然而，行星科學家尚未確認該海洋是否含有生命所需的化學物質，尤其是碳。

天文學家利用美國太空總署詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的數據，在歐羅巴冰表面的一個特定區域發現了二氧化碳。分析表明，這些碳很可能來自地下海洋，而不是由隕石或其他外部來源提供的。此外，它的沉積時間在地質學上是最近的。這項發現對木衛二海洋的潛在宜居性有重要影響。

“在地球上，生命喜歡化學多樣性–多樣性越多越好。我們是碳基生命。了解歐羅巴海洋的化學性質將有助於我們確定它是否對我們所知的生命有敵意，或者它是否可能是一個適合生命生存的好地方，”美國宇航局位於馬裡蘭州格林貝爾特的戈達德太空飛行中心的傑羅尼莫-維拉努埃瓦（Geronimo Villanueva）說，他是描述這一發現的兩篇獨立論文之一的主要作者。

“我們現在認為，我們有觀測證據表明，我們在木衛二表面看到的碳來自海洋。這可不是一件小事。碳是生物界不可或缺的元素，”分析這些數據的第二篇論文的第一作者、紐約州伊薩卡康奈爾大學的薩曼莎-特倫博（Samantha Trumbo）補充說。

美國國家航空暨太空總署（NASA）計畫發射”歐羅巴號快艇”（Europa Clipper）太空船。該飛船將對木衛二進行數十次近距離飛越，以進一步研究木衛二是否具備適合生命存在的條件。

表面與海洋的聯繫

韋伯發現，在歐羅巴表面，二氧化碳含量最高的區域是一個名為”塔拉區域”（Tara Regio）的區域。地表冰層已經被打亂，地下海洋和冰層表面之間很可能進行過物質交換。

特朗博解釋說：”哈伯太空望遠鏡之前的觀測結果表明，在塔拉-里吉奧有從海洋中提取鹽分的證據。現在我們看到二氧化碳也大量集中在那裡。我們認為，這意味著碳可能最終來自內部海洋。”

「科學家們正在爭論木衛二的海洋與其表面有多少聯繫。我認為這個問題一直是木衛二探索的一大動力，」維拉努埃瓦說。”這表明，即使在我們鑽透冰層了解全貌之前，我們也可能了解到海洋組成的一些基本情況。”

這兩個團隊利用韋伯近紅外線攝譜儀（NIRSpec）積分場單元的數據確定了二氧化碳。這種儀器模式可以在直徑為1944英里的歐羅巴表面提供分辨率為200 x 200英里（320 x 320公里）的光譜，從而讓天文學家確定特定化學物質的位置。

二氧化碳在木衛二表面並不穩定。因此，科學家說，二氧化碳很可能是在最近的地質年代提供的–這一結論因二氧化碳集中在一個年輕地形區域而得到加強。

天文學研究大學協會的海蒂-哈梅爾（Heidi Hammel）說：”這些觀測只佔用了天文台幾分鐘的時間，即使在這麼短的時間內，我們也能完成非常重要的科學工作。這項工作為我們利用韋伯望遠鏡所能進行的所有令人驚嘆的太陽系科學研究提供了初步的線索”。她是韋伯跨領域科學家，領導韋伯對太陽系的第一個週期保證時間觀測。

Villanueva 的團隊也尋找了從木衛二表面噴發出水蒸氣羽流的證據。使用美國太空總署哈伯太空望遠鏡的研究人員曾在2013年、2016年、2017年和2018年報告對羽流的初步探測。然而，找到確切的證據一直很困難。

新的韋伯數據沒有顯示羽流活動的證據，這使得Villanueva 的研究小組能夠對可能噴射的物質的速率設定一個嚴格的上限。不過，研究團隊強調，沒有發現不排除有羽流的可能性。

“這些羽流總是有可能是多變的，你只能在特定時間看到它們。哈梅爾說：”我們可以100%肯定地說，在我們用韋伯望遠鏡進行觀測時，我們沒有在歐羅巴星探測到羽流。這些發現可能有助於為美國太空總署的”歐羅巴號快艇”（Europa Clipper）任務以及歐洲太空總署（ESA）即將進行的木星冰月探測器（JUICE).

這兩篇論文將於9月21日發表在《科學》雜誌。

詹姆斯-韋伯太空望遠鏡是世界上最重要的太空科學觀測站。韋伯正在揭開太陽系的神秘面紗，眺望其他恆星周圍的遙遠世界，探索宇宙的神秘結構和起源以及我們在宇宙中的位置。韋伯望遠鏡是一項國際計劃，由美國國家航空暨太空總署（NASA）領導，其合作夥伴包括歐洲太空總署（ESA）和加拿大太空總署（Canadian Space Agency）。