如果木星的卫星 欧罗巴 有间歇泉,那么驱动它们的自然引擎就隐藏得很好。
科学家们重新仔细检查了来自 美国国家航空航天局伽利略任务 的数据,以寻找欧罗巴上足够温暖、能够与水蒸气羽流联系起来的区域。研究人员确定,如果这个卫星上存在热点——这个卫星在其冰壳下蕴藏着巨大的液态水海洋——那么它们很可能将一直隐藏到美国国家航空航天局的欧罗巴快帆号探测器在 2020 年代末或 2030 年代初抵达木星。
2016 年,科学家们宣布初步探测到 欧罗巴上的微弱羽流,使用的是美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜。第二股未经证实的羽流在次年宣布。从那时起,这颗卫星一直保持平静,科学家们一直在争论太空望远镜发现的特征是否真的是由飘忽不定的水蒸气引起的。[欧罗巴上的可能水羽流:图像中的发现]
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为了解开这个谜团,朱莉·拉斯本和她的同事们转向了伽利略号在 1990 年代和 2000 年代初期环绕 木星 运行时收集的数据。拉斯本是亚利桑那州图森市行星科学研究所的高级科学家。研究人员在大约十年前,在潜在的羽流被发现之前,就曾在该卫星上寻找热信号。现在,他们重新审视了两个潜在的源区域,寻找可能表明地质活动的热量迹象。结果并不令人鼓舞。
拉斯本昨天(10 月 22 日)在田纳西州诺克斯维尔举行的美国天文学会行星科学部年会上举行的新闻发布会上说:“我们没有在那些地点看到任何热点。”
但拉斯本补充说,这并不一定意味着欧罗巴没有喷发。
缺失的热点案例
羽流在整个太阳系中都很常见。木星的卫星木卫一不断地向空中喷射火山物质。土星冰冷的卫星 土卫二 以其南极附近的一组间歇泉而闻名,它将水蒸气和其他物质从其地下海洋喷射到太空。地球上也有丰富的间歇泉,从黄石国家公园的老忠实泉到冰岛的大间歇泉。
喷射构成这些羽流的气体需要能量来源,这通常会加热羽流源周围的地面。土卫二、木卫一和地球在其间歇泉和火山周围都有热点。
但是欧罗巴没有,就我们目前所知。拉斯本和她的同事们在伽利略号数据中描述的两个所谓的羽流位置都没有看到热点。
拉斯本说,对于这个结果有四种可能的解释。首先,可能是根本不存在喷流。也可能是热点存在,但比伽利略号或位于地球的 阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列(ALMA) 能够探测到的还要微弱。另一种可能是羽流是零星的,只是在伽利略号靠近时没有喷发。最后,欧罗巴的羽流可能与其他世界上的间歇泉运作方式不同。
拉斯本说:“人们期望欧罗巴是活跃的。” “人们一直在想[羽流]在哪里,它们怎么了。” [照片:欧罗巴,木星神秘的冰冷卫星]
又一次机会
欧罗巴和土卫二都是冰冷的卫星,并且都被认为拥有地下海洋。因此,行星科学家们将他们对欧罗巴的搜索建立在土卫二上已确认的间歇泉之上也就不足为奇了。来自土星卫星的间歇泉来自长长的、狭窄的“虎纹”裂缝,其面积与欧罗巴上探测到的区域大致相同,预计温度也相似。
然而,欧罗巴的羽流区域可能与土星卫星的羽流区域具有不同的配置。
拉斯本说:“我认为这不是产生羽流的虎纹[裂缝],但可能存在我们没有探测到的一些小源。”
时间是另一个考虑因素。伽利略号在 1995 年至 2003 年期间探索了木星及其卫星,这比哈勃望远镜发现羽流早了十多年。如果欧罗巴的喷泉是零星的,那么它们的宿主地点可能在伽利略号观测时尚未活跃起来。同样,ALMA 在哈勃望远镜观测后的几个月后才观测这颗卫星,这可能给了该区域冷却的时间。
阳光进一步使问题复杂化。在海滩上,沙子和岩石根据其成分以不同的速率升温和冷却。在首次发现羽流后,ALMA 识别出一个靠近名为普韦尔的年轻陨石坑的区域,该区域似乎比周围区域更温暖。然而,拉斯本说,伽利略号显示,同一区域在夜晚比其周围环境更冷;像所有从地球进行的观测一样,ALMA 的观测仅显示了该卫星的白天侧。拉斯本说,这些变化最有可能源于具有不同成分的特征。
她说:“这更符合不同的热性能,而不是存在热点。”
理想情况下,相同的仪器将比较白天和夜间的观测结果,以排除来自太阳的热量作为温度差异的解释,但不幸的是,伽利略号没有收集到令人费解的区域的白天图像。
拉斯本说,最后一种可能性是,欧罗巴上产生羽流的机制并没有像我们熟悉的间歇泉特征那样加热物体。目前尚不清楚什么样的机制会做到这一点,但她说不能排除这种可能性。
她说:“我对我们在外太阳系发现的许多毫无意义的事物感到惊讶。”
虽然没有足够的数据来确定四种解释中哪一种最有可能代表现实,但拉斯本说她最喜欢的选择是离奇的答案。
她说:“如果有什么不同的事情正在发生,我会很高兴。” “那总是最有趣的。”
欧罗巴可能无法将这些秘密保守太久。美国国家航空航天局的 欧罗巴快帆号 探测器目前计划于 2022 年发射,它将以 1,700 英里到 16 英里(2,700 公里到 25 公里)的高度对欧罗巴进行 45 次飞掠。
快帆号将携带的仪器之一是欧罗巴热辐射成像系统(E-THEMIS),这是一种热探测器,它将在各种波长下拍摄该卫星的热图像。
拉斯本说:“如果欧罗巴的某个地方存在热点,那么 E-THEMIS 将会看到它。”
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