http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1244 木卫三可能含有海洋与冰层层交错的内部结构 　　木卫三（甘尼米德，Ganymede）是太阳系中最大的卫星，比行星中的水星还要大， 它也是着名的伽利略4大卫星之一。天文学家原本认为木卫三内部有一层厚厚的海洋，海 洋上方与下方各有一层冰层，如同三明治一般；但是美国航太总署（NASA）喷射推进实 验室（JPL）Steve Vance领导的研究团队最新研究却发现：这颗卫星的内部可能有数层 冰和数层海洋交错出现结构，并不是单层三明治，而是数层交叠的总汇三明治。 　　有趣的是，这项研究的结果，显然支持冰卫星中可能可发展并生存原始生命的概念。 科学家认为水和岩石有交互作用的地方是生命的发展很重要的一点。例如：地球上生命很 可能就从海底蒸腾滚动的喷溢口（vent）开始发展出来的。在Vance等人的研究发表之前 ，科学家认为木卫三海底是岩质的，在上方大量物质压迫的强大压力下，会在岩质海床上 形成一层薄冰，但如此一来就很难让生命在此浮现。然而，如果水中加入盐分，电脑模拟 结果显示液态水密度足以沈至岩质海床上。所以「总汇三明治」结构的发现，能让岩质海 床结冰使生命无法发展的问题破冰。 　　NASA科学家最初在1970年代根据理论模型而提出木卫三可能拥有海洋的假设。到1990 年代，藉由伽利略号（Galileo mission）太空船几度近距离飞掠木卫三的机会，探测并 确认木卫三的确拥有海洋，而且这个海洋还深达数百公里。伽利略号同时发现这个海洋可 能是「盐水」的证据，可能含有硫酸镁之类的盐类。 　　在以前的木卫三海洋电脑模拟研究中，一般都假设不同压力下的盐分都不会改变液态 水的性质。但是Vance等人透过实验室进行研究後却显示：木卫三和类似的卫星内部的极 端压力环境下，盐分会改变液态水密度。盐会改变海水密度这个论调看起来很奇怪，但其 实很平常，您可以自行用家用食盐加入玻璃杯里的水来观察，或者更直接的印象，就是盐 度很高的死海可让人漂浮在水面而不会下沈这样的现象。这是因为盐并不会增加液体的体 积，反而会因为盐离子会吸引水分子，从而让液体收缩而变得比较致密。 　　这个电脑模拟会因考虑不同型态的冰而变得更为复杂。平日常见漂浮在饮料上的冰块 其实是所谓的I型冰（Ice I，I为罗马数字，意为1），其密度是冰中最小的，甚至比水还 小，所以会浮在水面上。但在高压环境下，像木卫三地底深海处，冰分子彼此靠得更近， 让冰晶结构会变得比较紧密，比水还重而会沉落至海床。Vance等人认为木卫三海底的冰 晶，应该是最密、最重的型态，称为IV型冰（Ice VI，VI为罗马数字中的4）。 　　将这些因素都考虑进电脑模型後，这些科学家得出的结果居然是除了岩质海床之外， 海洋中其实还有三层冰层。其中，最轻的冰浮在最上层，最咸、最重的冰则沈到下方。更 甚者，电脑模拟结果还证明这里的海洋有个非常奇异的现象：海洋里会向上下雪（snow upward）。当海洋被搅拌，海水中形成冷冽蜿蜒的羽状流时，在最上层的海水中会形成所 谓的III型冰（Ice III，III为罗马数字3），此时冰中的盐分被排出，促使海水盐分加重 ，密度更大，III型冰本身相较来说比较轻，因而向上浮，看起来就像是向上降下雪花一 样。只不过这些雪花在抵达海洋顶端之前就会融化；事实上，这些雪花大概到海洋中间的 夹层时就已经融化了。这些科学家表示：目前并不清楚这样的多层三明治结构能维持多久 。虽然这样的结构看来似乎很稳定，但因为变因众多，木卫三或许根本无法到达稳定状态 　　环绕太阳以外其他恒星公转的系外行星，可能也有类似木卫三这样的状况。科学家认 为有些超级地球，即比地球质量大2倍以上的岩质行星，可能是水世界，表面应该覆有一 层海洋。那麽这样的星球可能有生命存在於此吗？Vance希望能藉由实验室中实验与电脑 模拟双管齐下，来研究并解决这个疑问。 　　木卫三是太阳系中5颗在表面冰质地壳下方可能拥有海洋的卫星之一。除木卫三外， 其他4颗分别是木卫二（欧罗巴，Europa）、木卫四（卡利斯多，Callisto）、土卫六 （泰坦，Titan）和土卫二（Enceladus）。欧洲太空总署（ESA）目前正在筹备一个太空 任务JUICE（JUpiter ICy moons Explorer，木星冰卫星探测器），准备於2030年代前往 拜访木卫二、木卫三和木卫四，届时将可针对这些冰卫星做更详细的探索与了解。 --

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