行星科学家利用物理学和撞击坑的图像来测量木卫二上冰的厚度

有时行星物理学就像打雪仗。大多数人，如果拿到一个已经成型的雪球，可以利用他们的经验和球的感觉来猜测它是由哪种雪组成的：可折叠且蓬松，或潮湿且冰冷。

利用几乎相同的原理，行星科学家已经能够研究木星的冰卫星木卫二的结构。

木卫二是一颗岩石卫星，其咸水海洋的体积是地球的两倍，并被冰壳包裹着。科学家们长期以来一直认为木卫二可能是太阳系中寻找地外生命的最佳地点之一。然而，这种生命的可能性和性质在很大程度上取决于其冰壳的厚度，而天文学家尚未能够确定这一点。

普渡大学理学院地球、大气和行星科学系的行星科学专家团队，包括副教授布兰登·约翰逊和研究科学家胁田茂，在《科学进展》杂志上发表的一篇新论文中宣布，木卫二的冰壳至少有20公里厚。

为了得出结论，科学家们研究了木卫二上的大型陨石坑，运行了各种模型来确定什么样的物理特征组合可以创造出这样的表面结构。

“这是在欧罗巴这个大陨石坑上完成的第一项工作，”胁田说。“之前的估计显示，厚厚的海洋上有一层非常薄的冰层。但我们的研究表明，需要有一层很厚的冰层——厚到冰层中可能会产生对流，这一点此前一直存在争议。”

约翰逊利用1998年研究木卫二的伽利略号航天器的数据和图像分析了撞击坑，以解读木卫二结构的真相。约翰逊是行星物理学和巨大碰撞方面的专家，他研究了太阳系中几乎所有主要行星体。长期以来，科学家们一直在争论木卫二冰壳的厚度。没有人去过直接测量它，因此科学家们正在创造性地利用手头的证据：木卫二冰冷表面上的陨石坑。

“撞击坑是塑造行星体最普遍的表面过程，”约翰逊说。“我们所见过的几乎所有固体上都发现了陨石坑。它们是行星体变化的主要驱动力。

“当撞击坑形成时，它本质上是在探测行星体的地下结构。通过了解木卫二上陨石坑的大小和形状并通过数值模拟再现它们的形成，我们能够推断出有关其冰壳厚度的信息是。”

欧罗巴是一个冰冻世界，但冰层却庇护着岩石核心。然而，冰冷的表面并没有停滞不前。海洋中的板块构造和对流以及冰本身相当频繁地刷新表面。这意味着地表本身只有5000万到1亿年的历史——对于人类这样的短命生物来说，这听起来很古老，但就地质时期而言却很年轻。

这种光滑、年轻的表面意味着陨石坑轮廓清晰，更容易分析，而且不是很深。它们的撞击让科学家们更多地了解月球的冰壳和下面的海洋，而不是传达更多关于其岩石核心的信息。

约翰逊说：“了解冰层的厚度对于推测木卫二上可能存在的生命至关重要。”“冰壳的厚度控制着其中发生的过程，这对于理解地表和海洋之间的物质交换非常重要。这将帮助我们了解木卫二上发生的各种过程。——并帮助我们了解生命的可能性。”