加州大学圣克鲁斯分校的研究人员表示，类似于地球上发现的低温热液喷口，可能存在于木星卫星等海洋世界上，可能支持生命。

他们的研究使用计算机模型模拟了这些地外海底的条件，考虑了重力和热量等因素。这些发现强调了了解地球自身的热液系统对探索外太空可能性的重要性，科学家们渴望从即将到来的欧罗巴快船（Europa Clipper）等任务中收集更多数据。

探索热液喷口和外星生命

我们都在自然纪录片中看到过超现实的画面，展示了寒冷的海底热液喷口 —— 由超热的水组成的黑色羽状物 —— 以及依附在上面的生命形式。现在，加州大学圣克鲁斯分校研究人员的一项新研究表明，地球海底普遍存在的低温喷口可能有助于在我们太阳系的“海洋世界”中创造支持生命的条件。

海洋世界是指拥有或曾经拥有液态海洋的行星和卫星，通常在冰壳下或在岩石内部。在地球所在的太阳系中，木星和土星的几个卫星都是海洋世界，它们的存在激发了各种各样的研究，从同行评议的学术研究和卫星航天器任务，到2013年科幻惊悚片《木卫二报告》（the Europa Report）等热门电影。

许多研究表明，一些海洋世界内部释放的热量足以驱动海底下的热液循环。这些热量是由放射性衰变产生的，就像发生在地球深处一样，另外的热量可能是由潮汐产生的。

20世纪70年代，科学家们在地球海底发现了岩石-热流体系统，当时科学家们观察到释放的流体携带着热量、颗粒和化学物质。许多通风口周围都有新的生态系统，包括专门的细菌垫、红白相间的管虫和热感虾。

模拟地外热液系统

在今天发表在《地球物理研究杂志:行星》上的这项新研究中，研究人员使用了一个复杂的计算机模型，该模型基于地球上发生的热液循环。在改变了重力、热量、岩石性质和流体循环深度等变量后，他们发现热液喷口可以在各种条件下持续存在。如果这种流动发生在海洋星球上，比如木星的卫星木卫二，那么它们也可能提高那里存在生命的可能性。

“这项研究表明，低温（对生命来说不是太热）热液系统可能在地球以外的海洋世界中持续存在，其时间尺度与生命在地球上扎根所需的时间尺度相当，”该研究的主要作者、加州大学圣克鲁斯分校地球和行星科学（EPS）杰出教授安德鲁·费舍尔说。

地球洋底：外太空研究的一个模型

该团队建立计算机模型的海水循环系统是在胡安·德·富卡山脊以东的西北太平洋350万年前的海底发现的。在那里，冷却的海底水通过一座死火山（海底山）流入，在地下流动约30英里，然后通过另一座海底山流入海洋。该论文的第二作者、地球与行星科学博士候选人克里斯汀·迪克森（Kristin Dickerson）解释说：“水在流动时聚集热量，流出时比流入时更热，化学成分也非常不同。”

海水从一个海山流向另一个海山是由浮力驱动的，因为海水在变暖时密度降低，而在变冷时密度增加。密度的不同会导致岩石中流体压力的不同，而这个系统是由流体本身维持的 —— 只要提供足够的热量，岩石的性质允许足够的流体循环，这个系统就会运行。“我们称之为热液虹吸，”费舍尔说。

了解地球的热液冷却系统

虽然高温喷口系统主要是由海底火山活动驱动的，但费舍尔解释说，在较低温度下，大量流体流入和流出地球海底，主要是由地球的“背景”冷却驱动的。他说：“就排放的水量而言，通过低温喷口的水流相当于地球上所有河流和小溪的流量，造成了地球上大约四分之一的热量损失。大约每50万年，整个海洋的体积就会被抽进抽出海底。”

太空中低温热液喷口的潜力

之前许多关于木卫二和土卫二热液循环的研究都考虑到了高温流体。据EPS研究员、这篇新论文的第三作者唐娜·布莱克曼（Donna Blackman）说，漫画和其他图画经常把它们海底的系统描绘得像地球上的黑烟。她说：“如果不是更有可能，低温流至少也有可能发生。”

该团队对新论文中计算机模拟的一个结果感到特别兴奋，该结果显示，在非常低的重力下 —— 就像在土卫二海底发现的那样 —— 循环可以在数百万或数十亿年的时间里，以低到中等的温度持续。这可以帮助解释为什么小海洋世界在其海底下有长期存在的流体循环系统，即使加热是有限的:低效率的热量提取可能导致相当长的寿命-基本上，整个太阳系的生命。

探索海洋世界的未来

行星科学家正在寻找卫星任务的观测结果，以帮助确定海洋世界存在或可能存在什么样的条件。这篇新论文的作者计划参加今年秋天晚些时候在佛罗里达州卡纳维拉尔角举行的木卫二快船（Europa Clipper）航天器的发射。他和同事们一起参与了“探索海洋世界”项目。

研究人员承认，何时可以直接观察到海洋世界的海底是否存在活跃的热液系统，这是不确定的。它们与地球的距离和物理特性是航天器任务面临的主要技术挑战。他们在论文中总结道：“因此，有必要充分利用现有数据，其中大部分是远程收集的，并利用几十年来对模拟地球系统的详细研究的理解。”

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