康乃爾大學的天體生物學家設計出一種新方法，可以根據冰殼的厚度確定遙遠世界的海洋溫度，從而有效地從太空進行海洋學研究，為了解這些衛星的生命潛力提供了新的視角。

現有的冰層厚度變化數據已經可以對土星衛星恩克拉多斯的上層海洋進行預測，而美國國家航空航天局計劃對歐羅巴冰殼進行的軌道勘測也可以對這顆大得多的木衛二衛星進行預測，從而增強該任務對其是否能夠支持生命的發現。

“冰泵”及其對宇宙的影響

研究人員提出，他們在南極冰架下觀察到的一種叫做”冰泵”的過程很可能塑造了木衛二和土衛二的冰殼底部，而且也應該在木星和土星的大衛星–木衛三和土衛六上運行。他們的研究表明，冰與海洋相互作用的溫度範圍–可能交換生命成分的重要區域–可以根據冰殼的坡度以及不同壓力和鹽度下水的冰點變化計算出來。

天文學副教授、地球與大氣科學副教授布蘭妮-施密特（Britney Schmidt）說：「如果我們能夠測量這些冰殼的厚度變化，那麼我們就能夠獲得海洋的溫度約束，而這在不鑽探海洋的情況下還真的沒有其他辦法。這給我們提供了另一種工具，讓我們可以嘗試弄清楚這些海洋是如何工作的。最大的問題是，那裡是否有生物存在，或者它們是否可能存在？”

施密特與行星宜居性和技術實驗室的現任和前任成員共同撰寫了”海洋世界的冰洋相互作用影響冰殼地形”一文，發表在《地球物理研究雜誌：行星》上。

麥克默多研究站附近冰層下的icefin 機器人，由美國南極計畫營運。資料來源：羅布-羅賓斯USAP

跨學科見解與未來探索

2019 年，施密特團隊利用遙控冰鰭機器人，觀察到南極洲羅斯冰架下方裂縫內的冰泵。

研究人員繪製了具有不同重力的海洋世界的潛在外殼厚度、壓力和鹽度範圍，並得出結論，冰泵將在最有可能發生的情況下出現，儘管並非在所有情況下。康乃爾天文物理學和行星科學中心訪問學者、蜜蜂機器人公司專案經理賈斯汀-勞倫斯（Justin Lawrence）說，他們發現木衛二上的冰與海洋的相互作用可能與羅斯冰架下觀察到的情況類似，這證明這類區域可能是外星世界中最像地球的一些區域。

根據冰殼從兩極到赤道的坡度，NASA 的卡西尼探測器產生的數據足以預測土衛二海洋的溫度範圍：零下1.095攝氏度到零下1.272 攝氏度。了解溫度有助於理解熱量如何在海洋中流動以及海洋如何循環，從而影響海洋的宜居性。

研究人員預計，冰泵作用在土衛二（土星一顆較小的小衛星，直徑相當於亞利桑那州的寬度）上會很微弱，而在較大的木衛二（幾乎相當於地球衛星的大小）上，冰泵作用會迅速使冰殼底部變得光滑平整。

這項工作表明，調查地球氣候變遷的研究也能造福行星科學，這也是美國國家航空暨太空總署（NASA）支持Icefin 開發的一個原因。

“冰殼的形狀與海洋的溫度之間存在聯繫，”施密特說。 “這是一種從冰殼測量中獲得更多洞察力的新方法，我們希望能夠獲得木衛二和其他世界的冰殼測量結果。”

編譯自: ScitechDaily