探索宇宙奧秘 · 理性思考

猶他州東部的沙漠里，碳酸飲料般的泉水噴涌而出。這些被稱為"蘇打水間歇泉"的地質奇觀，如今成為破解外星生命密碼的鑰匙?？茖W家發(fā)現(xiàn)，它們完美模擬了土星衛(wèi)星恩克拉多斯和木星衛(wèi)星歐羅巴的冰下海洋噴流。NASA和歐洲航天局的兩項旗艦任務將在2030年和2031年抵達歐羅巴，而這項地球研究為它們提供了關鍵的探測策略。

行星科學研究所的科學家摩根·凱布爾帶領團隊深入格林河沙漠。他們在那里發(fā)現(xiàn)了水晶間歇泉和香檳間歇泉。這兩處間歇泉并非由地熱驅動，而是由飽和二氧化碳驅動。這種機制與土衛(wèi)二南極和木衛(wèi)二表面的噴流如出一轍。

傳統(tǒng)的地熱間歇泉依靠巖漿加熱地下水。冷水間歇泉則依靠高壓二氧化碳降低水的沸點。當壓力釋放時，二氧化碳氣泡迅速膨脹，將水柱噴射到空中。這種物理過程與外星冰衛(wèi)星內部的情況高度相似。 冰殼下的液態(tài)水與巖石海底相互作用，產生氣體并積累壓力。

研究團隊測量了噴出前后的水體成分。他們發(fā)現(xiàn)噴出物攜帶了來自地下水庫深處的物質。這與未噴出的表層水存在明顯差異。這種"深度混合"現(xiàn)象對于理解外星海洋化學至關重要。

科學家分析了噴出物與母源水庫的化學差異。他們發(fā)現(xiàn)pH值等關鍵指標存在顯著不同。這意味著從地下深處到地表空間的旅程會改變物質組成。如果直接分析噴出物，可能無法準確反映原始海洋環(huán)境。

研究揭示了"通量效應"。大規(guī)模噴發(fā)能夠攜帶更深層的物質。小噴發(fā)只能帶出淺層物質。這種差異為科學家提供了構建"深度剖面"的可能。 通過比較不同強度噴發(fā)的樣本，可以重建地下海洋的三維化學地圖。

生命指示劑的檢測也面臨同樣挑戰(zhàn)。微生物、有機分子和礦物質在噴發(fā)過程中可能發(fā)生變化。地球類比研究提供了校準觀測數(shù)據(jù)的基準。科學家可以建立修正模型，反推原始海洋的真實狀態(tài)。

基于這些發(fā)現(xiàn)，研究團隊提出了明確的探測建議。未來任務應該優(yōu)先瞄準大型噴口或高輸出區(qū)域。這些區(qū)域更有可能攜帶深層海洋物質。相比之下，小噴口可能只反映表層化學特征。

多角度采樣策略同樣關鍵。分析不同流量來源的物質可以提供立體信息。這種"深度剖面"方法能夠揭示海洋的垂直化學梯度。對于歐羅巴快船號和木星冰月探測器的儀器設計，這些數(shù)據(jù)具有直接指導意義。

任務規(guī)劃者需要整合三種數(shù)據(jù)源。飛船實地測量、地球望遠鏡觀測和地球化學計算機模型必須結合使用。單一手段難以準確解讀噴出物成分。這種綜合方法是解開冰下海洋宜居性之謎的唯一途徑。

中國在行星地質類比研究領域已有扎實基礎。中國科學院地質與地球物理研究所長期監(jiān)測青藏高原間歇泉。這些高海拔冷水泉為研究極端環(huán)境生物地球化學提供了天然實驗室。中國地質大學（武漢）的團隊則深入云南騰沖，研究火山氣體驅動的水熱系統(tǒng)。

這些地球研究直接服務于中國未來的木星探測計劃。天問四號任務預計將在2030年代發(fā)射，目標是木星系及天王星。面對木衛(wèi)二等潛在宜居天體，中國科學家需要建立自己的地球類比數(shù)據(jù)庫。單純依賴國外數(shù)據(jù)難以形成獨立判斷。

當前，中國深空探測正從工程實現(xiàn)向科學發(fā)現(xiàn)轉型。地球類比研究是連接天體生物學與探測技術的橋梁。加強國內極端環(huán)境研究，培養(yǎng)既懂地質又懂行星科學的復合人才，將為中國參與甚至主導未來國際海洋世界探測任務奠定基礎。

Morgan L. Cable et al., Cold-Water CO? Geysers as Ocean World Plume Analogs: Investigation of Habitability Indicators in Crystal and Champagne Geysers Pre- and Posteruption, Astrobiology (2026). DOI: 10.1177/15311074261416868

Planetary Science Institute, "What cold-water geysers on Earth reveal about the habitability of ocean worlds," Phys.org, February 16, 2026.