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木卫二上发现200千米高喷泉
暗示或存在地下栖息地乃至地外生命
  文章来源:中国科学报 赵熙熙 发布时间:2013-12-16 【字号: 小  中  大   

木卫二上或有200千米高的间歇性喷泉。图片来源:K. Retherford/西南研究所

  作为木星的一颗冰冻的卫星,木卫二上很可能埋藏着海洋,然而如今这颗奇异的天体又传来了新的喜讯。美国宇航局(NASA)的哈勃空间望远镜在木卫二的南极地区发现了可能高达200千米的间歇性喷泉。
  这些喷射物看起来类似于在土星卫星土卫二上发现的巨大冰喷泉。然而来自木卫二上的羽状物可能更加令人兴奋,因为它们暗示了这里或许存在地表下栖息地,甚至可能含有地外生命。
  并未参与该项研究的加利福尼亚州帕萨迪纳市喷气推进实验室的行星科学家Robert Pappalardo表示:“如果这一发现得到证实,那么它可能是自土卫二羽状物发现以来外层太阳系中最大的新闻了。”
  研究人员在12月13日出版的《科学》杂志上报告了这一研究成果,大量疑问也随之产生。尽管之前的理论研究曾表明羽状物可能存在于木卫二,但更早前的那些诱人的暗示却都已化为泡影。这一次,哈勃空间望远镜仅仅通过一次观测便发现了这些潜在的羽状物。并且即便它们真的存在,这些羽状物也可能并没有连接到卫星深处的地下海洋。
  研究团队成员之一、德国科隆大学行星学家Joachim Saur表示:“这是初始发现,我们需要再回去看看。”
  Saur及其同事之前也曾寻找木卫二的羽状物,但总是一无所获。2012年,研究团队决定换一种方式。利用哈勃空间望远镜上装载的紫外照相机,研究人员在当年11月和12月对木卫二进行了仔细检查。在11月的研究中他们没有什么发现,然而12月的一次2.7小时的观测却在木卫二南极附近发现了氢和氧的斑点。
  主持该项研究的得克萨斯州圣安东尼奥市西南研究所的行星科学家Lorenz Roth指出,关于它们的大小、形状和化学组成最好的解释是两个高约200千米的水蒸气喷泉。这一高度是一些理论学家计算的木卫二羽状物可能高度的许多倍。这意味着木卫二喷泉达到的高度超过了木星卫星木卫一的火山喷发高度,但并没有超过土卫二上的羽状物高度。
  据研究人员介绍,木卫二上的喷泉间歇性地喷发,每次喷发时间约7小时。研究人员认为,喷泉的出现说明木卫二冰冻表层的部分区域可能很容易被内部的海洋“突破”,而这对将来探索木卫二是否宜居具有重要意义。因为这种间歇性的喷泉会将木卫二表面和深层的物质喷向高空,将来研究木卫二成分就无需在冰层上钻孔。
  Roth的研究团队在木卫二距离木星最远时发现了这些喷泉。卫星与行星之间潮汐力导致的卫星地壳应力变化或许能够解释为何研究人员在当年11月的观测中并没有发现任何羽状物——当时木卫二与木星的距离很近。研究人员推测,木星对木卫二的潮汐引力发挥了重要作用,它可能导致木卫二表面冰层在最远点时出现裂缝,而喷泉就从这些裂缝中喷射而出,而在最近点时,这些裂缝则逐渐闭合。
  Saur说,这些羽状物可能并没有连通地表深处。冰体自身摩擦所产生摩擦热或许融化了部分冰壳,从而为羽状物提供了水蒸气。
  研究人员还提出,木卫二上的喷泉可能类似于土星的卫星土卫二上的喷泉,土卫二上的喷泉是从非常狭窄的裂隙中逃逸出的高压水汽排放所致。不过木卫二上的重力比土卫二大12倍,因而木卫二的喷泉不会像土卫二那样大部分逃逸到太空中,而是喷发到200千米的高度时落回木卫二表面。
  无论如何,这一发现可以说为即将到来的探测任务注入了一剂兴奋剂。2022年,欧洲空间局打算发射一艘探测器飞赴木卫二,以及木星和其他卫星。而Pappalardo在NASA率领的一个任务概念小组正在描绘美国探测器飞往木卫二的可能性。
  长久以来,许多科学家认为木卫二是太阳系中除地球外最有可能存在生命的星球,这是因为在木卫二表面冰层下隐藏着一个巨大海洋,而有液态水就有可能存在生命。美国航天局12月11日还宣布,在木卫二表面首次发现了黏土型矿物,这意味着木卫二可能存在对形成生命至关重要的有机物。
  木卫二在1610年被伽利略发现,是木星的第六颗已知卫星,是木星的第四大卫星,在伽利略发现的卫星中离木星第二近。木卫二比地球的卫星月球稍微小一点,直径达到3100公里,是太阳系天体系统中的第六大卫星和第十五大天体。哈勃望远镜的观察揭示出木卫二有一层含氧的稀薄大气。木卫二与木卫一的组成与类地行星相似:主要由硅酸盐岩石组成,其外层分布着厚度达100公里的冰层,由于其存在内部能量源,冰下深处或拥有液态水世界。

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