西南研究院的科學家開發了一個新化學模型，該模型揭示了土星的衛星土衛二內部二氧化碳(CO2)可能受到其海底化學反應的控制。研究通過土衛二冰面裂縫釋放的氣體羽流和冰凍的海霧表明，土衛二內部比之前想象的要複雜得多。研究作者、西南研究院的克里斯托弗·格萊因博士說：通過了解羽流的組成，可以了解海洋是什麼樣子。

它是如何變成這樣的，以及它是否提供了我們所知生命可以生存的環境。其研究發現發表在《地球物理研究快報》期刊上，研究提出了一種分析羽流成分的新技術，以估計海洋中溶解的二氧化碳濃度，這使得建模能夠探索更深層次的內部過程。對美國國家航空航天局卡西尼號宇宙飛船的質譜資料分析表明，月球岩石核心和來自其地下海洋液態水之間的地球化學反應最能解釋二氧化碳丰度。

將這一資訊與之前發現的二氧化矽和分子氫(H2)相結合，可以發現一個更復雜、地球化學更多樣化的核心。根據研究發現，土衛二似乎展示了一個大規模的碳封存實驗。在地球上，氣候科學家正在探索是否可以利用類似的過程來減少工業二氧化碳排放。使用兩個不同的資料集，科學家得出了有趣的二氧化碳濃度範圍，這與海底某些含矽和含碳礦物混合物的溶解和形成預期結果非常相似。造成這種複雜性的另一個現象是土衛二內部可能存在熱液噴口。

在地球海底，熱液噴口釋放出熱的、富含能量、富含礦物質的流體，使獨特的生態系統得以蓬勃發展，這些生態系統中充斥著不同尋常的生物。卡西尼號離子中性質譜儀(INMS)的首席研究員、斯威特研究所的亨特·韋特博士說：複雜核心和海水的動態介面可能會產生可能支援生命的能源。雖然還沒有發現土衛二海洋中存在微生物生命的證據，但越來越多的化學不平衡證據，提供了一個誘人的暗示，即月球冰殼下可能存在宜居條件。

在卡西尼號任務結束之前，科學界繼續收穫卡西尼號近距離飛越土衛二的很多資料。質譜儀在卡西尼號航天器穿過羽流時檢測到了H2。另一臺儀器早些時候檢測到了微小的二氧化矽顆粒，這兩種化學物質被認為是熱液過程的標誌。觀測到的二氧化碳、二氧化矽和氫的不同來源表明，在一個不均勻的岩石核心中，礦物學和熱學上的環境是不同的。研究人員認為核心由碳酸化的上層和蛇紋狀的內部組成。

碳酸鹽在地球上通常以沉積岩的形式出現，如石灰岩，而蛇紋石礦物是由富含鎂和鐵的火成岩海底岩石形成。岩心深處還原鐵的熱液氧化生成H2，而與含石英碳酸鹽巖相交的熱液活動則產生富矽流體。這類岩石還有可能通過涉及海底矽酸鹽和碳酸鹽的低溫反應影響海洋二氧化碳化學。異質核心結構對可能的生命影響耐人尋味，這個模型可以解釋行星的分化和改造過程是如何產生地下生命所需化學（能量）梯度的。

參考期刊《地球物理研究快報》

DOI: 10.1029/2019GL085885