研究:木卫二可能真的有羽流

五月 17, 2018
Contact: Debing Su debingsu@umich.edu

木卫二(Europa), 木星的一颗卫星,长期以来一直是深空探测的焦点之一。科学家怀疑在其冰层下潜伏着一个巨大的海洋,因而推想该卫星上有可能存在地外生命。近期,密西根大学研究员发现可能支持这一观点的证据-其表面存在水羽流(water plume),并飘入到太空。

在行星或行星卫星上观测到的羽流一般指由类似蒸汽的物质喷发到太空中所形成的一种流体现象。科学家们认为,如果木卫二上存在羽流,那么它极有可能源自于冰壳下面的海洋,并透过冰表面的缝隙喷发到太空。如果能够测量到羽流的特性,那么科学家们可以更加直接的研究木卫二内部海洋的构造及属性,从而了解木卫二是否具有适合地外生命形成和发展的自然环境。

木卫二(Europa)令人费解的表层。图片由伽利略号飞船1990年代末期拍摄,经过最新的色彩处理。

木卫二(Europa)令人费解的表层。图片由伽利略号飞船1990年代末期拍摄,经过最新的色彩处理。

研究者从90年代NASA伽利略号探测器所得到数据,对比哈勃望远镜所得到的图片,得到了有力的证据显示液态水存在于木卫二的地表区域,并有时以羽流的方式冲破卫星的冰层飘入太空。

该研究结果发表在最新一期的《自然 • 天文学》杂志。

由密西根大学气候与太空科学及工程系副教授贾先哲(Xianzhe Jia)领衔,研究者重新分析了二十一年前返回的伽利略号飞船的磁场和等离子体(plasma)数据。他们发现,伽利略号在仅有两百公里的高度低空飞越木卫二的短短三分钟内,卫星周围的磁场急剧变化并且等离子活动异常。通过计算机模拟,该团队发现伽利略号当时极有可能直接穿过了一个从冰层表面喷发到太空的羽流,并且其大小与位置大致与哈勃望远镜之前得到的观测结果一致。

贾先哲教授表示: “在那三分钟,我们看到磁场强度改变了大概200 NT。这是一个非常不同寻常的扰动。”

2012年,从哈勃望远镜观测到紫外光谱的数据,很多科学家推断从木卫二的冰壳冒出水汽。不过影像比较模糊,且之前并没有其他数据支持这一个论断。 2014年及2016年的哈勃望远镜得到的新的图片并没有帮助解决难题 。

但是2017年,贾先哲教授与同行Margaret Kivelson认为证据可能隐藏在二十多年前伽利略号所得到的数据里。他们认为如果木卫二表面真的有羽流,那么伽利略号的数据中可能含有其存在的证据。 他们的猜想现在看来是正确的。

贾先哲说: “我觉得我们很幸运,或者更确切说是偶然吧。 飞船飞越木卫二的时候不但要很靠近其表面, 而且还需要经过合适的地点,才有可能探测到羽流。伽里略号离木卫二最低的一次穿越就符合上面所需要的条件。”

帮助分析伽利略号数据的爱荷华大学教授William Kurth,本研究的共同作者表示:“这有助于我们更好的了解木卫二,以及为未来木卫二Europa Clipper飞船探索提供方向。”