來自謝菲爾德大學、公開大學及捷克科學院的研究團隊在實驗室重現了深空火山的極端條件,這一創新研究為了解冰月的地質變化提供了新見解。這些科學家模擬了冰冷衛星上的火山活動,進一步揭示了水的穩定性行為。在這項研究中,團隊使用了一個專門建造的低壓室,創造出類似於木星的衛星歐羅巴(Europa)和土星的衛星恩克拉多斯(Enceladus)所面臨的環境,以探討水的行為如何驅動這些冰月的地質變化。
在深空中,水的行為與地球上大相徑庭。近乎零壓的環境使水同時經歷沸騰和凍結的過程。這些冰冷衛星的外殼由冰組成,而其下方則是液態海洋。水的重新塑形過程被稱為冷火山活動,與地球上的熔岩流相似,水在這些冰月的表面上進行重塑。為了更好地理解這一過程,研究人員利用低壓室進行了模擬實驗。這個被稱為「喬治」(George)的低壓室實際上是大型骯髒火星室,位於英國米爾頓凱恩斯的公開大學內。
科學家們關注的冰月歐羅巴,可能因其冰層下的巨大海洋而潛藏微生物外星生命的可能性。而恩克拉多斯則以其甲烷噴泉而引起科學家的關注,這些噴泉可能是尋找太陽系中生命的線索。恩克拉多斯的赤道溫度約為-193攝氏度,天文學家觀察到其透過一種稱為爆炸性冷火山活動的過程,向太空噴出大量水蒸氣。
科學家們認為,冷火山活動與另一種稱為緩慢冷火山活動的過程同時發生。這一過程中,液體在冰月表面釋放,類似於地球上的熔岩流。這項研究的團隊專注於調查緩慢冷火山活動,這一過程對天文學家來說觀察起來相當困難。為了進行這項研究,他們在近真空環境下研究水的行為,並將研究結果發表在《地球與行星科學快報》期刊上。
在實驗過程中,研究團隊向大型骯髒火星室注入大量水,並透過觀察窗觀察其效果。他們發現,隨著室內壓力的降低,水開始冒泡和沸騰,儘管其溫度較低。這一沸騰過程產生的蒸氣將熱量從水中轉移走,隨後水開始降溫並凍結,浮冰逐漸形成。幾分鐘內,大部分水面被薄冰覆蓋。在這層冰的下面,液態水依然在沸騰,氣泡破裂並變形於冰層上,這使得水能夠通過裂縫向冰冷表面逸出。這一行為與早期的研究相矛盾,後者認為厚冰殼的形成會阻止進一步的沸騰並封閉水源。早期研究所使用的水量相對較小,因此未能觀察到這一現象。
研究人員相信,他們的研究將有助於識別冰月及其他天體上古老的冷火山活動跡象,這將幫助科學家更精確地定位尋找古老微生物生命的地點。這項研究不僅為深入了解這些神秘的冰月提供了新的科學基礎,還可能揭示出更多關於太陽系內生命潛在存在的線索。




