哈勃太空望远镜在木卫二其中一边发现持续存在水汽的证据

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这种探测方法对未来前往木卫二深入研究铺平道路,包括美国航天局的木卫二快船(Europa Clipper)和欧洲太空总署的木星冰月探测器(Jupiter Icy Moons Explorer)任务。 了解木星及它的卫星如何形成和演化,也有助于天文学家深入了解其它恒星周围的类木行星。

木卫二(Europa)在它冰冷表面下拥有广阔的海洋,这可能为生命提供适宜生存条件。 这个结果促使天文学家对冰卫星大气结构的理解,并有助于为计划中的木星系统科学任务奠定基础,以探索距太阳八亿公里的环境是否可以支持生命存在。

先前观察在木卫二的水蒸汽通过冰殻罅隙,以羽流形式喷发相关联。 惰性如同通过哈勃太空望远镜在2013年拍摄到它们类似于地球上间歇泉,但延伸到接近100公里以上的高度。 它们在木卫二大气层中产生瞬间的水蒸气团,虽然只有地球大气表面压力的十亿分之一。然而,新的结果显示,在1999年至2015年的哈勃太空望远镜观测中,类似数量的水蒸气散布在木卫二的更大面积上。 显示仅在木卫二的一边长期存在水蒸气大气,那部分始终与它的轨道运动相反方向。 导致前后半球之间不对称的原因尚不完全清楚。

瑞典皇家技术、太空和等离子体物理研究所的洛伦兹·罗斯(Lorenz Roth)从哈勃太空望远镜图像和光谱档案的分析中收集到,使用相同的技术最近导致发现木卫三(Ganymede)大气中水蒸气。

罗斯说:「对木卫三和木卫二尾随一侧的水蒸气的观察,增进了我们对冰卫星大气层的理解,在木卫二上检测到大量稳定的水蒸气比在木卫三上更令人惊讶,因为木卫二的表面温度低于木卫三。」木卫二比木卫三反射更多的阳光,使它的表面比木卫三高摄氏15.5
度。 木卫二的白天最高温度是摄氏零下162度。 然而,即使在较低的温度下,新的观测显示水冰正在升华,也就是说,在没有液相的情况下直接从固体转变为蒸汽,离开木卫二的表面,就像在木卫三上一样。

为了这个发现,罗斯钻研哈勃太空望远镜的档案数据库,从1999年、2012、2014和2015年木卫二在不同轨道位置的紫外线观测。 这些观测都是由哈勃太空望远镜光谱仪拍摄。 紫外线观测使罗斯能够确定木卫二大气中氧气(水的组成部分之一)的丰富程度,并通过解释不同波长的发射强度,他能够推断出水蒸气的存在。

这种探测方法对未来前往木卫二深入研究铺平道路,包括美国航天局的木卫二快船(Europa Clipper)和欧洲太空总署的木星冰月探测器(Jupiter Icy Moons Explorer)任务。 了解木星及它的卫星如何形成和演化,也有助于天文学家深入了解其它恒星周围的类木行星。

【图:美国太空总署;文:节译自太空望远镜科学研究所2021年10月14日新闻公布】 研究全文刊登在2021年10月13日出版的《地球物理硏究快报》 标题是: A Stable H2O Atmosphere on Europa’s Trailing Hemisphere From HST Images

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