NASA：揭開木衛二水性羽狀物之謎，謎底許是「隱形微粒」

2023-04-01 05:39:08 1

神秘的歐羅巴羽流可能表明「不可見粒子」的存在，歐羅巴羽流沉積物令人困惑。

一幅畫家描繪的從歐羅巴冰冷的海洋噴射出的水柱。

2012年，哈勃望遠鏡捕捉到了南極歐羅巴的微弱物質羽流。從那以後，木衛二發出了微弱的光柱，這可能表明物質已經從海洋噴射到太平洋中。現在，一項新的研究合成了木衛二的圖像，以便在木衛二上找到物質跡象，但是沒有明顯的證據證明物質的爆發。

1995年，美國宇航局的伽利略號到達木星系統，並開始探索其衛星，包括木衛二。美國國家航空航天局的旅行者號和新視野號在離開太陽系時也順便造訪了木衛二。休斯頓月球和行星研究所的研究員保羅·申克分析了三個探測器收集的數據，發現一些跡象表明噴射出的物質可能已經回落到木衛二的表面。這些羽狀物本身可以幫助研究人員獲得隱藏在冰層深處的信息。

申克通過電子郵件告訴天文學在線:「冰表面的羽毛通常會產生一定範圍的粒子大小。」重力會把最大的粒子帶回表面。他說:「這些粒子通常在某種程度上不同於表面，包括成分、顏色或粒子大小，所以它們都是表觀亮度。所以我們希望能在光源附近觀察到這些粒子的不同顏色。」

然而，申克沒有發現這些粒子的亮度和成分發生變化，這可能表明海洋物質已經在木衛二表面消失了。

缺少變化的粒子可能意味著在30多年的繪圖過程中羽化活動是相對連續的，並且這些粒子的混合不會隨著時間的推移產生明顯的差異。另一種猜測是，羽流產生的沉積物在目前研究人員可用的儀器中無法觀察到。最後，這些羽狀物可能是「非典型的」羽狀物，或者根本不是羽狀物，而是在其他世界無法觀察到的物質。

申克說:「我們不知道為什麼我們不能觀察到木衛二表面的羽毛現象。我們會努力找到它。」

「隱藏的羽毛」和隱藏的指紋

這幅插圖描繪了水狀羽毛是如何從月球冰冷的海洋深處穿過木衛二表面的冰噴發出來的。(資料來源:美國航天局概念圖像實驗室——麥可·倫茨(USRA)、KBWG.yle、貝利·德羅舍(USRA)和美國航天局噴氣推進實驗室)

從表面上看，木衛二並不引人注目。這是一個灰色和白色的世界，有迷人的紅色斑塊。整個衛星被冰覆蓋，下面隱藏著一片海洋。海洋和地下巖層之間的相互作用可能為生命的進化提供一個避難所，尤其是當海洋中有通風口從內部帶來熱量的時候。

自2012年以來，當月球運行在地球和木星之間時，哈勃望遠鏡發現了幾個爆炸的跡象。在某些軌道上，來自木星的光被來自月球表面的蒸汽阻擋。

木衛二並不是第一顆已知的帶有爆炸羽流的衛星。土星的衛星土衛二因從南極的「虎紋」裂縫中噴出物質而聞名。美國宇航局的卡西尼號探測器飛越了一次火山爆發，獲得了這種物質的樣本。

當美國宇航局的歐羅巴號在20世紀30年代抵達月球時，它將為羽流現象做好更充分的準備。探測器將攜帶一個用於行星探索/歐羅巴的質譜儀(MASPEX)，該質譜儀將收集月球周圍的氣體，並分析任何可能釋放到太空的羽流。為了做到這一點，宇宙飛船必須飛越物質釋放的區域。在宇宙飛船到達之前識別這些區域將使這個過程變得更容易。

一位藝術家描繪了木衛二冰冷海洋中爆發的水羽。(圖像來源:美國航天局概念圖像實驗室——麥可·倫茨(USRA)、沃爾特·科布韋勒、貝利·德羅舍(USRA)和美國航天局噴氣推進實驗室)

申克利用三次任務生成的地圖繪製了一張新地圖，揭示了火星表面是如何隨時間演變的。變化的特徵將以更大的暗或亮的特徵出現，這與月球上的靜態地貌完全不同。但是新地圖顯示在地表以上30英裡(50公裡)沒有顯著變化。

申克公司專門探測要探測的羽流點，這些探測點的識別是基於歐羅巴上曾經受到羽流影響的區域。然而，哈勃望遠鏡觀測到的南極圖像數據很少，並且沒有明顯的可見特徵。

根據發表在《天體物理學通訊雜誌》上的申克的論文，可以知道「如果木衛二的羽流是一個只有蒸汽形式的『看不見的羽流』，它可能不會在當前的圖像上形成明顯的沉積物，但是水蒸氣進入太空後不能凝結成粒子的現象很難解釋。」

排放到木衛二表面的粒子和排放到木衛二表面的粒子之間的大小差異應該是完全不同的。儘管它們只分散在木衛二的表面，但這些差異足以被太空飛行器探測到。然而，如果這些看不見的羽狀物是正常的，我們可能需要使用中紅外或紫外映射光譜學來探測它們。加密晶片將攜帶一個對紫外線波段敏感的數位相機，並且可能能夠探測到它的軌跡。