发现土卫二内部的二氧化碳，受到海底化学控制，比想象的还复杂！

西南研究院的科学家开发了一个新化学模型，该模型揭示了土星的卫星土卫二内部二氧化碳(CO2)可能受到其海底化学反应的控制。研究通过土卫二冰面裂缝释放的气体羽流和冰冻的海雾表明，土卫二内部比之前想象的要复杂得多。研究作者、西南研究院的克里斯托弗·格莱因博士说：通过了解羽流的组成，可以了解海洋是什么样子。

它是如何变成这样的，以及它是否提供了我们所知生命可以生存的环境。其研究发现发表在《地球物理研究快报》期刊上，研究提出了一种分析羽流成分的新技术，以估计海洋中溶解的二氧化碳浓度，这使得建模能够探索更深层次的内部过程。对美国国家航空航天局卡西尼号宇宙飞船的质谱数据分析表明，月球岩石内核和来自其地下海洋液态水之间的地球化学反应最能解释二氧化碳丰度。

将这一信息与之前发现的二氧化硅和分子氢(H2)相结合，可以发现一个更复杂、地球化学更多样化的核心。根据研究发现，土卫二似乎展示了一个大规模的碳封存实验。在地球上，气候科学家正在探索是否可以利用类似的过程来减少工业二氧化碳排放。使用两个不同的数据集，科学家得出了有趣的二氧化碳浓度范围，这与海底某些含硅和含碳矿物混合物的溶解和形成预期结果非常相似。造成这种复杂性的另一个现象是土卫二内部可能存在热液喷口。

在地球海底，热液喷口释放出热的、富含能量、富含矿物质的流体，使独特的生态系统得以蓬勃发展，这些生态系统中充斥着不同寻常的生物。卡西尼号离子中性质谱仪(INMS)的首席研究员、斯威特研究所的亨特·韦特博士说：复杂核心和海水的动态界面可能会产生可能支持生命的能源。虽然还没有发现土卫二海洋中存在微生物生命的证据，但越来越多的化学不平衡证据，提供了一个诱人的暗示，即月球冰壳下可能存在宜居条件。

在卡西尼号任务结束之前，科学界继续收获卡西尼号近距离飞越土卫二的很多数据。质谱仪在卡西尼号航天器穿过羽流时检测到了H2。另一台仪器早些时候检测到了微小的二氧化硅颗粒，这两种化学物质被认为是热液过程的标志。观测到的二氧化碳、二氧化硅和氢的不同来源表明，在一个不均匀的岩石核心中，矿物学和热学上的环境是不同的。研究人员认为内核由碳酸化的上层和蛇纹状的内部组成。

碳酸盐在地球上通常以沉积岩的形式出现，如石灰岩，而蛇纹石矿物是由富含镁和铁的火成岩海底岩石形成。岩心深处还原铁的热液氧化生成H2，而与含石英碳酸盐岩相交的热液活动则产生富硅流体。这类岩石还有可能通过涉及海底硅酸盐和碳酸盐的低温反应影响海洋二氧化碳化学。异质核心结构对可能的生命影响耐人寻味，这个模型可以解释行星的分化和改造过程是如何产生地下生命所需化学（能量）梯度的。

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博科园｜研究/来自：美国西南研究院

参考期刊《地球物理研究快报》

DOI: 10.1029/2019GL085885

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