一项新研究发现，在广阔的海洋世界水域中，任何潜在的外星生命都可以通过运输盐分的高压厚冰层来获得至关重要的营养物质。
水是宇宙中最常见的分子之一，被数百英里深的海洋覆盖的世界可能比像地球这样“干燥”行星的数量多得多。这样的“水世界”包括TRAPPIST-1系统中的几颗行星，以及GJ 1214b、Kepler-62e和Kepler-62f。
这些行星海洋深处的条件是如此极端，以至于水被压实到足以形成高压冰，被称为“冰VII”。冰VII的分子排列在一个立方晶体结构中，它存在于超过3吉帕斯卡（约29000个大气压）的压力和662华氏度（350摄氏度）的温度下。
然而，科学家们不确定盐和其他营养物质是否可以从行星的岩石核心穿过冰地幔，进入液体海洋，然后再返回。正常的冰在结冰时会排出盐，但新的模型显示，冰VII可以保留盐晶体。特别是，冰VII可能含有高达2.5wt%（重量百分比）的氯化钠，也就是食盐。盐的存在降低了冰的熔点，使其软化，从而帮助产生热对流导致咸冰从海平面上升。
领导这项新工作的科学家亚历克西斯·埃尔南德斯说：“盐的运输不仅要从海洋底部到顶部，还要从顶部回到底部。地幔底部的热冰在引力上变得不稳定，因为温度越高，它的密度比周围的冰低，这会使它上浮。地幔顶部和底部的温差形成了一种全球性流动，并一直维持着这种流动。”埃尔南德斯告诉记者。
这种流动使生物化学所必需的营养和盐分得以循环。虽然它们的存在并不能保证在这些水世界的海洋中存在生命，但它确实增加了这些世界宜居的可能性。
* 这张显微照片显示冰VII在3万大气压和130摄氏度的温度下在液态水中生长
西雅图华盛顿大学地球与空间科学系教授巴普蒂斯特告诉记者：“通过研究具有高压冰幔的‘超级地球’，大大增加了人类预估的宜居行星的数量。”
研究结果也可能为我们带来更多新见解。在我们的太阳系中，最接近海洋世界的是木星和土星的一些冰冻卫星。虽然许多卫星太小，无法容纳高压冰，但其中最大的卫星——木星的木卫四和木卫三，以及土星的土卫六——都足够大，足以形成一个冰VI的地幔。
尽管冰VI不溶于水，但研究人员此前已经探测到一些卫星表面的水合盐矿物，据推测，这些盐矿物来自它们冰冷海洋表面下的上涌。科学家们认为，这个过程一定发生了盐的运输。在木星系统中，其中一些卫星也有感应磁场，这是由它们导电的含盐地下海洋与木星巨大磁场之间的相互作用产生的。
* 木星卫星木卫三的剖面图，显示了木卫三内部不同的高压冰层
埃尔南德斯说：“盐在这些物体中仍然扮演着重要的角色，因为它们改变了相边界（即岩石、冰和液体之间的过渡区域）和水的性质，这极大地影响了这些冰卫星上的冰壳和海洋的动力学。”
因此，木卫四、木卫三和土卫六是目前测试高压冰渗透率的地球物理模型的最佳地点。另外，科学家们将很快从欧洲航天局的木星冰卫星探测器任务中获得大量新数据，该任务将于2023年发射。
科学家们在冰冷的卫星上获得的数据，将极大地帮助我们理解高压冰地幔在控制地外海洋的组成和宜居性方面的作用。然而，目前还不能对遥远的系外行星进行同样的研究。因此，就目前而言，确定海洋世界是否宜居将主要是建模的问题，而不是观测的问题。
（科幻世界 独家编译）
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