高压冰的微小变化,让地球上更适合居住!


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高压冰的微小变化,让地球上更适合居住!


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一项最新研究表明 , 在一颗有着广阔海洋的星球上 , 任何可能存在的外星人都能从一颗星球融化的核心中获取重要养分 。
在宇宙中 , 水是最普通的一种 。 地球上有数千米深的海水 , 有些行星的海水深度接近1000公里 , 与之相比 , 地球算是比较干燥的;但是 , 后者的数量也许远远超过了前者 。 这些行星中有一些来自TRAPPIST-1的行星 , 还有GJ1214bKepler-62e和Kepler-62f 。

这些海底的环境十分恶劣 , 所以海水被压缩到足够大 , 从而形成了一种叫做冰七的高压冰 。 (到2020年为止 , 我们已经发现了19种晶体状态 , 每一种晶体状态都是以不同的形式存在 , 并以不同的形式存在 。 )七号冰块的分子以立方晶体的形式排列 , 其存在于压力大于3Gpa(大约29000个大气压)和350℃的环境中 。 但是 , 科学家并不能肯定盐类和其它营养素能否通过地球的岩心穿越冰的地幔 , 到达液态海洋 , 然后又回到地球 。 普通的冰在冻结的时候会把盐排出来 , 但是新的模型表明 , 冰VII能保持盐结晶 。 另一项研究显示 , 冰VII中的氯化钠含量高达2.5wt%(质量百分数 , 代表了重量比例和一种物质在混合物中的比例) 。 盐的加入会降低冰块的熔点 , 使它变得柔软 , 这有助于促进热量的流动 , 使得含盐量增加 。 让-亚历西斯·埃尔南德斯是法国欧洲同步辐射中心的负责人 。 他说:「食盐的运送 , 不但要从海底往上 , 也要从上往下 。 」“地幔底部的热冰由于重力而不稳定 , 因为温度升高 , 其密度会低于周边的冰层 , 从而导致其升高 。 埃尔南德斯说:“在地幔的上端与下端的温度差异会产生一股气流 , 并将其保持下去 。

地幔流图这样的流动可以让养分和盐类在生化过程中得到循环 。 尽管他们的存在并不能确保那些海洋里有生命 , 但是却可以提高那些星球的生存几率 。
【高压冰的微小变化,让地球上更适合居住!】
西雅图华盛顿大学的地球和太空科学教授巴蒂斯特.朱尔诺说:“如果把一个拥有高压冰幔层的超级地球算进去 , 那么这个发现就会使适宜生存的星球数目增加 。 ”Journaux并未参加此项研究 , 但是他在《自然通讯》上发表了一份对该研究的评论 。
这一发现还可以让我们有更多的了解 。 在我们的太阳系里 , 最有可能存在着海洋的是一些木星和土星的冰星 。 尽管很多卫星体积过小 , 不能承受高压冰层 , 但是这些最大的卫星--木卫四、木卫三和土卫六的体积都很大 , 足以形成VI级的地幔 , 具有1GPa(约10000个大气压)的压力 。
虽然冰VI在水中是不能溶解的 , 但是科学家们之前在月球的表面发现了水合盐矿物 。 人们猜测 , 盐类矿物很有可能是从其冻结的地表之下的汹涌的海水中产生的 。 科学家相信这个发现暗示了某些盐类物质在月球上的转移 。 在木星系统里 , 木星具有强大的磁场 , 有些卫星的地下海水具有传导性 , 这两种物质的交互作用使卫星产生了一种感应磁场 。

木卫三的轮廓埃尔南德斯说 , “由于盐类在月球表面上起到了很大的作用 , 因为它们会改变岩石、冰和液体的交界处 , 以及水的特性 , 从而极大地影响了冰的表面和海洋的动力 。 ”
Journaux说 , 所以木卫四 , 木卫三以及土卫六都是当前用来测量冰层压力的最好的地球物理模型 。 此外 , 欧洲太空总署的“木星冰人造卫星”(JUICE)计划不久将会得到更多的新资料 。 JUICE将在2024年由美国宇航局木卫二“快艇”计划中进行支援 , 该计划将于2024年前往木卫三、木卫四、木卫二 。 JUICE也将获得美国宇航局“蜻蜓”直升机的支援 , 这次任务将在2027年飞往土卫六 。
“从冰卫星得到的资料将有助于我们更好地了解高压冰地幔对地球以外海洋构成和适居性的影响 。 ”
但是 , 对于遥远的太阳系以外的星球 , 现在还不能做相同的研究 。 所以 , 在现阶段 , 我们将以模式方法代替观测方法来研究其他卫星的海洋环境 。

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