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哈勃望远镜发现木卫二表面存在水蒸气,竟是直接从固体转变来的!

前瞻网    2021-10-15 21:21

 

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美国宇航局的哈勃太空望远镜对木星的冰冷卫星木卫二进行观测,发现了持续存在的水蒸气。但是,神秘的是,只在一个半球有这种现象。木卫二又称为“欧罗巴”(Europa),木星的天然卫星之一。

欧罗巴在其冰冷的表面下有一个巨大的海洋,它可能提供适合生命生存的条件。这一结果促进了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卫二系统科学任务奠定基础,以探索离太阳5亿英里的环境是否可以支持生命。

以前对木卫二上水蒸气的观察,是与通过冰层喷发的羽流有关。它们类似于地球上的间歇泉,但高度超过了60英里。它们在月球的大气层中产生短暂的水蒸气,而月球大气层的表面压力只有地球的十亿分之一。

然而,新的结果显示,在1999年至2015年的哈勃观测中,类似数量的水蒸气分布在木卫二的更大区域。这表明只有在木卫二的后半球——即月球沿其轨道的运动方向始终相反的那部分,长期存在着水蒸气大气。目前,造成这种前半球和后半球不对称的原因还不完全清楚。

这一发现是从对哈勃档案图像和光谱的新分析中得到的,所使用的技术最近在木星的卫星木卫三(Ganymede)的大气中发现了水蒸气。

研究人员表示,对木卫三和木卫二尾部的水蒸气进行观察,推进了对冰卫星大气层的理解。然而,在木卫二上探测到稳定的水丰度,比在木卫三上更令人惊讶,因为木卫二的表面温度比木卫三低。

木卫二比木卫三反射更多的阳光,使其表面温度比木卫三低60华氏度。木卫二的白天最高温度为零下260华氏度,非常寒冷。然而,即使在较低的温度下,新的观察结果表明,水冰正在升华——也就是说,在木卫二的表面直接从固体转变为蒸气,而没有液体阶段,就像在木卫三上一样。

研究人员深入研究了哈勃的档案数据集,选择了1999年、2012年、2014年和2015年对木卫二的紫外线观测,当时该卫星处于不同的轨道位置。这些观测都是用哈勃太空望远镜成像光谱仪(STIS)拍摄的。STIS的紫外线观测能够确定木卫二大气中氧气的丰度——水的成分之一,并且通过解释不同波长的发射强度,能够推断出水蒸气的存在。

这一探测为未来探测器对木卫二的深入研究铺平了道路,包括美国宇航局的欧罗巴快船和欧洲航天局(ESA)的木星冰冷卫星探测器(JUICE)任务。了解木星及其卫星的形成和演变,也有助于天文学家深入了解其他恒星周围的木星类行星。

题为A Stable H2O Atmosphere on Europa’s Trailing Hemisphere From HST Images的研究论文发表在《地球物理研究通讯》杂志上。

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责任编辑: 4150ZYN

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