推 darkgerm:總匯三明治XDDDD 06/02 03:19
推 u96873:聽起來很好吃 06/09 16:30
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1244
木衛三可能含有海洋與冰層層交錯的內部結構
木衛三（甘尼米德，Ganymede）是太陽系中最大的衛星，比行星中的水星還要大，
它也是著名的伽利略4大衛星之一。天文學家原本認為木衛三內部有一層厚厚的海洋，海
洋上方與下方各有一層冰層，如同三明治一般；但是美國航太總署（NASA）噴射推進實
驗室（JPL）Steve Vance領導的研究團隊最新研究卻發現：這顆衛星的內部可能有數層
冰和數層海洋交錯出現結構，並不是單層三明治，而是數層交疊的總匯三明治。
有趣的是，這項研究的結果，顯然支持冰衛星中可能可發展並生存原始生命的概念。
科學家認為水和岩石有交互作用的地方是生命的發展很重要的一點。例如：地球上生命很
可能就從海底蒸騰滾動的噴溢口（vent）開始發展出來的。在Vance等人的研究發表之前
，科學家認為木衛三海底是岩質的，在上方大量物質壓迫的強大壓力下，會在岩質海床上
形成一層薄冰，但如此一來就很難讓生命在此浮現。然而，如果水中加入鹽分，電腦模擬
結果顯示液態水密度足以沈至岩質海床上。所以「總匯三明治」結構的發現，能讓岩質海
床結冰使生命無法發展的問題破冰。
NASA科學家最初在1970年代根據理論模型而提出木衛三可能擁有海洋的假設。到1990
年代，藉由伽利略號（Galileo mission）太空船幾度近距離飛掠木衛三的機會，探測並
確認木衛三的確擁有海洋，而且這個海洋還深達數百公里。伽利略號同時發現這個海洋可
能是「鹽水」的證據，可能含有硫酸鎂之類的鹽類。
在以前的木衛三海洋電腦模擬研究中，一般都假設不同壓力下的鹽分都不會改變液態
水的性質。但是Vance等人透過實驗室進行研究後卻顯示：木衛三和類似的衛星內部的極
端壓力環境下，鹽分會改變液態水密度。鹽會改變海水密度這個論調看起來很奇怪，但其
實很平常，您可以自行用家用食鹽加入玻璃杯裡的水來觀察，或者更直接的印象，就是鹽
度很高的死海可讓人漂浮在水面而不會下沈這樣的現象。這是因為鹽並不會增加液體的體
積，反而會因為鹽離子會吸引水分子，從而讓液體收縮而變得比較緻密。
這個電腦模擬會因考慮不同型態的冰而變得更為複雜。平日常見漂浮在飲料上的冰塊
其實是所謂的I型冰（Ice I，I為羅馬數字，意為1），其密度是冰中最小的，甚至比水還
小，所以會浮在水面上。但在高壓環境下，像木衛三地底深海處，冰分子彼此靠得更近，
讓冰晶結構會變得比較緊密，比水還重而會沉落至海床。Vance等人認為木衛三海底的冰
晶，應該是最密、最重的型態，稱為IV型冰（Ice VI，VI為羅馬數字中的4）。
將這些因素都考慮進電腦模型後，這些科學家得出的結果居然是除了岩質海床之外，
海洋中其實還有三層冰層。其中，最輕的冰浮在最上層，最鹹、最重的冰則沈到下方。更
甚者，電腦模擬結果還證明這裡的海洋有個非常奇異的現象：海洋裡會向上下雪（snow
upward）。當海洋被攪拌，海水中形成冷冽蜿蜒的羽狀流時，在最上層的海水中會形成所
謂的III型冰（Ice III，III為羅馬數字3），此時冰中的鹽分被排出，促使海水鹽分加重
，密度更大，III型冰本身相較來說比較輕，因而向上浮，看起來就像是向上降下雪花一
樣。只不過這些雪花在抵達海洋頂端之前就會融化；事實上，這些雪花大概到海洋中間的
夾層時就已經融化了。這些科學家表示：目前並不清楚這樣的多層三明治結構能維持多久
。雖然這樣的結構看來似乎很穩定，但因為變因眾多，木衛三或許根本無法到達穩定狀態
環繞太陽以外其他恆星公轉的系外行星，可能也有類似木衛三這樣的狀況。科學家認
為有些超級地球，即比地球質量大2倍以上的岩質行星，可能是水世界，表面應該覆有一
層海洋。那麼這樣的星球可能有生命存在於此嗎？Vance希望能藉由實驗室中實驗與電腦
模擬雙管齊下，來研究並解決這個疑問。
木衛三是太陽系中5顆在表面冰質地殼下方可能擁有海洋的衛星之一。除木衛三外，
其他4顆分別是木衛二（歐羅巴，Europa）、木衛四（卡利斯多，Callisto）、土衛六
（泰坦，Titan）和土衛二（Enceladus）。歐洲太空總署（ESA）目前正在籌備一個太空
任務JUICE（JUpiter ICy moons Explorer，木星冰衛星探測器），準備於2030年代前往
拜訪木衛二、木衛三和木衛四，屆時將可針對這些冰衛星做更詳細的探索與瞭解。
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