彗星碰撞可能为木卫二的海洋注入了生命的构件

彗星撞击木星的卫星木卫二可能有助于将在这颗卫星表面发现的生命的关键成分运送到其隐藏的液态水海洋中--即使这些撞击并没有完全击穿月球的冰壳。这一发现来自于德克萨斯大学奥斯汀分校研究人员领导的一项研究，研究人员开发了一个计算机模型来观察彗星或小行星撞击冰壳后发生的状况，冰壳估计有几十公里厚。

该模型显示，如果一次撞击能够至少穿过月球冰壳的一半，它所产生的受热融水将通过其余的冰层下沉，将生命所需的一类化学物质：氧化剂从表面带到海洋，在那里它们可以帮助维持庇护水域的潜在生命。

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计算机生成的木卫二上的撞击坑（Manannan Crater）的撞击后熔化室模拟。该模拟显示融水在撞击后几百年内下沉到海洋中。Credit: Carnahan et al.

研究人员将巨大的融水室的稳定下沉比作一艘正在沉没的船只。"一旦你得到足够的水，你就会沉下去，"主要作者和博士生Evan Carnahan说。"这就像泰坦尼克号的10倍"。

科学家们认为撞击是木卫二上运输氧化剂的一种手段，但是他们认为撞击过程也必须要突破冰层。这项研究很重要，因为它表明更大范围的撞击可以完成这项工作，共同作者、UT杰克逊地质科学学院地质科学系教授Marc Hesse说。

Hesse说："这增加了拥有生命所需的化学成分的概率，"他也是UT Oden计算工程与科学研究所的一名教员。这项研究发表在《地球物理学研究通讯》上。

泰尔，木卫二上的一个大型撞击坑。资料来源：NASA/JPL/DLR

氧化剂能否从木卫二表面自然形成的地方进入海洋是行星科学中最大的问题之一。美国宇航局即将对这颗冰冷的卫星进行的木卫二Clipper任务的目标之一是收集数据，以帮助缩小答案范围。

就目前而言，彗星和小行星撞击是最合理的机制之一。科学家们已经在木卫二的表面发现了几十个陨石坑，许多陨石坑都有明显的波纹，表明陨石坑下面有冰冻的融水和撞击后的运动。

这项研究对撞击后的火山口环境进行了建模--研究融水如何穿过冰层以及其运输氧化剂的能力。它建立在共同作者、威廉姆斯学院教授Rónadh Cox之前的一项研究的基础上，该研究对突破木卫二冰层的撞击进行建模。

该研究发现，如果撞击到达冰壳的中点，超过40%的融水将进入海洋。产生的融水量可能非常大。例如，这项研究表明，一颗半英里宽的彗星如果到达冰壳的中点，所融化的水足以填满俄勒冈州的火山口湖。

2015年的一项研究用计算机模拟了对木卫二冰壳的撞击。右边是损坏情况，左边是温度。蓝色表示较冷的温度，红色表示较热的温度。撞击产生的亮红色区域代表融化的水。德克萨斯大学奥斯汀分校领导的一项新研究探讨了撞击后融水的行为，以及它如何帮助将生命的成分运送到木卫二的冰雪覆盖的海洋。

其他描述木卫二上的融水的模型通常将其长期置于地表附近，在那里它有可能有助于形成被称为"混沌地形"的冰层。但是这项研究的结果使这种想法复杂化，融水的沉重重量导致它下沉而不是留在原地。

与木卫二一样，土星的卫星泰坦也可能在冰壳下拥有一个液态水的海洋。美国宇航局喷气推进实验室（JPL）行星科学局的主管科学家Rosaly Lopes说，这个模型可以帮助科学家了解撞击可能对其他冰雪世界产生的作用。

她说："就土卫六而言，这非常重要，因为土卫六有厚厚的冰壳--比木卫二的还要厚。我们对这项研究的应用非常感兴趣"。