【木卫二】太阳系最大海洋不在地球！外星生命或在木星卫星冰层下

让我们前往一个让天文学家浮想联翩的梦幻之地，那就是木卫二，也叫欧罗巴。1979年7月9日，旅行者2号空间探测器从木卫二的上空飞掠而过，从而首次拍下了木卫二的高清照片。这些照片表明，木卫二是一个典型的冰封世界；换句话说，整个木卫二都被厚厚的冰层所覆盖。
以下内容节录自《宇宙奥德赛：漫步太阳系》

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但让木卫二一夜成名的，是NASA于1989年发射的伽利略号木星探测器。1995年，伽利略号掠过木卫二，并做出了一个非常惊人的发现：在木卫二厚厚的冰层之下，其实隐藏着整个太阳系最大的液态海洋。

可能你要问了：“伽利略号根本无法穿越木卫二厚厚的冰层，那它如何发现冰层下有液态海洋？”答案是通过电磁感应现象。英国大物理学家马克士威写下了著名的马克士威方程组，从而精辟地描述了电与磁的转化关系：“变化的电场才会产生磁场，变化的磁场才会产生电场。”明白了电与磁的转化规律，下面我们就可以来解释伽利略号到底如何发现木卫二的内部海洋了。

1995年，伽利略号在掠过木卫二的时候，发现木卫二存在微弱的磁场。进一步研究表明，这个磁场并不是木卫二自己产生的，而是由木星的磁场诱导出来的。

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下面我们就分析一下，木星的磁场为甚么会诱导出木卫二的磁场。事实上，这个过程需要分两个步骤来完成：①变化的木星磁场产生木卫二的电场；②变化的木卫二电场产生木卫二的磁场。

先说第一步。很明显，木卫二在以椭圆轨道环绕木星旋转。而在这个轨道上，木星的磁场强度不尽相同。这样一来，变化的木星磁场就会诱导出木卫二的电场。

关键在于第二步：木卫二的电场如何诱导出木卫二的磁场？要想做到这一点，必须让电流从木卫二的内部流过。前面说过，木卫二的外壳是厚厚的冰。如果木卫二的内部也是固态的冰，由于冰本身的导电性能不佳，木卫二的内部就不会产生电流，也就不可能产生磁场。这显然与伽利略号的实际观测不符。换句话说，要想产生磁场，木卫二的冰层下面就必须有一个导电性能良好的液态盐水海洋。

通过分析伽利略号收集到的数据，天文学家估算出，木卫二内部海洋的总体积应该在地球海洋总体积的两倍以上。这也让它成为全太阳系中最大的海洋。

其实仔细想想，木卫二内部有液态海洋并不是甚么奇怪的事情。木星和其他几颗伽利略卫星的潮汐力会把木卫一拉来扯去，从而通过摩擦生热的方式，把木卫一变成太阳系中火山活动最频繁的天体。同样的道理，木星和其他几颗伽利略卫星的潮汐力也会把木卫二拉来扯去，从而在木卫二的内部产生巨大的热量；这些热量融化掉木卫二内部的冰，就形成了太阳系最大的海洋。

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最后一个，也是最激动人心的问题是，在木卫二内部的巨大海洋里，会不会有生命的存在？

目前，人们还没有在木卫二上找到任何生命存在的证据。不过，科学家们已经在地球上找到了一些与木卫二内部颇为相似的地方，并在这些地方发现了生命的存在。而这些地方，就是所谓的深海热泉。

众所周知，海底火山爆发后会留下海底裂缝。冷海水沿海底裂缝向下渗流，会受到更下层的岩浆加热，然后被反喷回海底而形成深海热泉。这些喷泉非常炽热，水温最高能达到400°C。此外，喷泉中还包含着大量的硫化氢，这让它们都变成了强酸。按理说，一般的生物根本就不可能在这种高温强酸的深海热泉中生存。但在1977年，一些科学家潜入海底，然后在深海热泉中发现了一些不一般的生物。

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这些生物就是所谓的化能合成细菌。它们能够以硫化氢为原料来合成各种有机物质，同时获得维生所需要的能量；而它们合成的各种有机物质，又为其他生物提供了食物来源。换句话说，化能合成细菌就是海底的“绿色植物”，是深海热泉生态系统的生产者。由于它们的存在，地球上的那些深海热泉附近才会变得充满生机。

事实上，木卫二的内部海洋拥有与地球深海热泉极为相似的环境。这让人不禁浮想联翩：那里是否也是一个生机盎然的世界？

我们来做个总结。1995年，伽利略号掠过木卫二，并且发现木星的磁场诱导出了木卫二的磁场。根据法拉第发现的电磁感应规律，变化的电场才会产生磁场，变化的磁场才会产生电场。这意味着，木卫二要想产生磁场，其内部就必须有一个导电性能良好的液态盐水海洋。更深入的研究表明，在木卫二厚厚的冰层之下，其实隐藏着太阳系中最大的液态海洋。目前人们已经在与木卫二环境极为相似的地球深海热泉附近发现了生命。这让人不禁浮想联翩：木卫二的内部海洋是否也是一个生机盎然的世界？

书名：宇宙奥德赛：漫步太阳系
作者：王爽

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