对于天体生物学家来说，木星的卫星欧罗巴可能是太阳系中最有趣的天体。 木卫二比我们的月球略小，但与它不同的是，它有一个冰面，下面是大约一百公里深的液态水海洋。 欧罗巴冰盖下方存在海洋可以被认为是相当可靠的证实。 地表几乎没有陨石坑，但到处都是裂缝、断层和由断裂、混合和冻结的冰块组成的“混乱景观”。 木卫二的内部受到强大的潮汐加热（就像邻近的卫星木卫一一样，尽管程度较轻），这意味着火山必须在海底喷发，为海洋提供营养和能源——这是宜居的必要条件。 在欧罗巴的表面，寒冷的温度从负160度到负220度，这就是为什么冰盖的厚度至少有几公里。 探索最后的海洋将是一项非常艰巨的任务，作为第一步，科学家将把欧罗巴快船探测器送入木星系统，该系统将通过多次近距离飞掠来研究欧罗巴和这颗气态巨行星的其他卫星。 该任务的目标之一是使用雷达探测木卫二的冰壳。 这种方法的可能性在很大程度上取决于冰的成分。 盐的杂质会使无线电波难以穿透，如果外壳不是很厚并且由纯冰组成，则该设备可能能够通过它发光。 由 Natalie Wolfenbarger 领导的德克萨斯大学科学家认为，地幔中的盐分可能比预期的要少，其原因是水下积雪，欧罗巴海洋中的积雪可以从底部向上移动。
在地球上，海上冰盖的生长主要是由于下面的水在冰水界面处结冰。 在南极海域，已经观察到另一种增加冰层厚度的机制——在冰层下积聚的过冷水的“雪”。 什么样的现象可能是造成这种水下“降雪”的原因？ 水的冰点在压力下会降低——大约每 130 个大气压降低 1,300 度。 在地球的海洋中，这相当于深度增加了 10 米，在欧洲的冰层下，深度增加了约 400 公里。 在马里亚纳海沟和欧罗巴海的底部，压力几乎相同——前者的深度要小十倍，但地球的重力却是欧罗巴的七倍。 因此，最底部的盐水在零度以下几乎十度的温度下结冰。 此外，水受到绝热加热和冷却——压力跳跃期间的温度变化和缺乏与环境的热交换。 由于较小的可压缩性，它的温度不会像泵和压缩机中的空气那样变化，但随着压力的较大变化，这个过程变得很明显：该系数约为每 4 个大气压 30 度（地球上 XNUMX 公里，XNUMX 公里）在欧洲）。 大量上升或下沉的水不能与周围的水混合并改变其温度，从很深的地方上升的水会变得过冷，原因有两个：减压过程中的绝热冷却； 和出口温度（如果它低于表面的冰点）。
一些过冷水结冰，形成非常纯净的针状冰。 这些冰漂浮起来并在表面加入冰盖。 科学家们发现，在均匀冻结期间形成的冰壳，例如由于月球内部逐渐冷却，将主要由冻结的冰组成。 如果冰盖因构造、火山爆发或太阳加热不均匀等原因而变薄，则由于“倒降雪”而在变薄区域形成新冰。 在欧洲，冰盖非常活跃。
除其他外，它已经彻底翻覆了几次，沿着海洋滑动，太阳加热和薄冰多一点的赤道地区最终靠近两极。 因此，“水下降雪”可以显着促进新冰的形成。 因此，欧罗巴冰盖的一部分所含的盐分可能比以前认为的要少很多倍。 这使科学家的任务变得复杂：一方面，更深的雷达更容易“照亮”纯冰，另一方面，木卫二表面的盐分含量很高。 它可能只是冰从地表升华的结果，或者它可能反映了在裂缝和混乱景观中上升到地表的水直接冻结形成的冰的成分。 木卫二的冰盖可能非常不完整——有些厚，有些薄，有些咸，有些干净——可能需要更强大、更灵活的雷达来详细研究它。 另一方面，它使未来的天体生物学家的工作更容易：冰壳中的湍流过程可能会将新鲜冰冻的水从海洋输送到地表本身，在那里其样本将更容易研究。
照片：NASA/JPL-Caltech
