天文学家利用冰壳厚度来预测遥远卫星上的海洋温度 - 海洋地球物理研究

康奈尔大学的天体生物学家设计出一种新方法，可以根据冰壳的厚度确定遥远世界的海洋温度，从而有效地从太空进行海洋学研究，为了解这些卫星的生命潜力提供了新的视角。

现有的冰层厚度变化数据已经可以对土星卫星恩克拉多斯的上层海洋进行预测，而美国国家航空航天局计划对欧罗巴冰壳进行的轨道勘测也可以对这颗大得多的木卫二卫星进行预测，从而增强该任务对其是否能够支持生命的发现。

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"冰泵"及其对宇宙的影响

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研究人员提出，他们在南极冰架下观察到的一种叫做"冰泵"的过程很可能塑造了木卫二和土卫二的冰壳底部，而且也应该在木星和土星的大卫星--木卫三和土卫六上运行。他们的研究表明，冰与海洋相互作用的温度范围--可能交换生命成分的重要区域--可以根据冰壳的坡度以及不同压力和盐度下水的冰点变化计算出来。

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天文学副教授、地球与大气科学副教授布兰妮-施密特（Britney Schmidt）说："如果我们能够测量这些冰壳的厚度变化，那么我们就能够获得海洋的温度约束，而这在不钻探海洋的情况下还真的没有其他办法。这给我们提供了另一种工具，让我们可以尝试弄清楚这些海洋是如何工作的。最大的问题是，那里是否有生物存在，或者它们是否可能存在？"

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施密特与行星宜居性和技术实验室的现任和前任成员共同撰写了"海洋世界的冰洋相互作用影响冰壳地形"一文，发表在《地球物理研究杂志：行星》上。

麦克默多研究站附近冰层下的 icefin 机器人，由美国南极计划运营。资料来源：罗布-罗宾斯 USAP

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跨学科见解和未来探索

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2019 年，施密特团队利用遥控冰鳍机器人，观察到南极洲罗斯冰架下裂缝内的冰泵。

研究人员绘制了具有不同重力的海洋世界的潜在外壳厚度、压力和盐度范围，并得出结论，冰泵将在最有可能发生的情况下出现，尽管并非在所有情况下。康奈尔天体物理学和行星科学中心访问学者、蜜蜂机器人公司项目经理贾斯汀-劳伦斯（Justin Lawrence）说，他们发现木卫二上的冰与海洋的相互作用可能与罗斯冰架下观察到的情况类似，这证明此类区域可能是外星世界中最像地球的一些区域。

根据冰壳从两极到赤道的坡度，NASA 的卡西尼探测器生成的数据足以预测土卫二海洋的温度范围：零下 1.095摄氏度到零下 1.272 摄氏度。了解温度有助于理解热量如何在海洋中流动以及海洋如何循环，从而影响海洋的宜居性。

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研究人员预计，冰泵作用在土卫二（土星一颗较小的小卫星，直径相当于亚利桑那州的宽度）上会很微弱，而在较大的木卫二（几乎相当于地球卫星的大小）上，冰泵作用会迅速使冰壳底部变得光滑平整。

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这项工作表明，调查地球气候变化的研究也能造福行星科学，这也是美国国家航空航天局（NASA）支持 Icefin 开发的一个原因。

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"冰壳的形状与海洋的温度之间存在联系，"施密特说。"这是一种从冰壳测量中获得更多洞察力的新方法，我们希望能够获得木卫二和其他世界的冰壳测量结果。"

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编译自:ScitechDaily

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