分享

NASA:揭开木卫二水性羽状物之谜,谜底许是“隐形微粒”

 天文在线 2023-04-08 发布于云南

神秘的木卫二水羽状流可能暗示着存在“隐形粒子”,木卫二的羽状沉积物让人摸不着头脑

一位画家描绘的从木卫二冰洋中喷射出的水羽图

2012年,哈勃望远镜捕捉到木卫二南极洲的微弱物质羽流。从那时候开始,木卫二就发出了微弱的羽状光,这可能暗示着有物质从海洋喷射到太空中。如今,一个新的研究合成了木卫二的图像,以期寻找到木卫二上的物质迹象,但没有明显的证据能证明物质的喷发。

1995年,NASA的伽利略号抵达木星系统,开始包括木卫二在内的及其卫星进行探测。NASA的旅行者号和新视野号在离开太阳系的时候还顺便探访了木卫二。休斯顿月球与行星研究所的研究员Paul Schenk通过分析三个探测器所收集到的数据,寻找到了一些迹象,这些迹象可能表明喷发的物质已经落回了木卫二的地表。这些羽流本身可以帮助研究者们获取深藏在冰层地下的信息。

Schenk通过电子邮件告诉天文在线:“冰表面上的羽状物通常会产生一定范围的粒径。”重力会将最大的粒子带回表面。他说:“这些粒子在某种程度上通常与地表的不同,包括成分、颜色或者是粒子的大小,因此都是表观亮度。所以我们希望可以观察到这些靠近光源的粒子的不同颜色。”

但是Schenk没有找到粒子的亮度和成分的变化,这可能表明海洋物质已经在木卫二的表面终结。

缺少变化的粒子可能意味着在超过三十年的制图过程中,羽化活动是相对连续的,随着时间的流逝,这些粒子混合在一起也没有产生明显的差异。另一种猜测是,羽流所产生的沉积物在研究者目前可用的仪器中无法被观测到。最后,这些羽流可能是“非典型”的羽流,或者根本不是羽流,而是在其他世界没有办法被观测到的物质。

Schenk说:“我们不知道为什么我们不能观测到木卫二表面的羽状现象,我们会努力找到它的。”

“隐形羽毛”和隐藏的指纹

这幅插图描绘了水状羽毛是如何从月球冰海深处穿过木卫二表层冰面喷发的。(图片来源:美国宇航局概念图像实验室-迈克尔·伦茨(USRA)、沃尔特·费默尔(KBWG.yle)、贝利·德斯罗彻(USRA)和NASA喷气推进实验室)

在表面上看,木卫二并不引人注目,它是一个有着迷人红色斑块的灰色和白色的世界。整颗卫星都被冰覆盖着,下面隐藏着一片海洋。海洋与地下岩石层的相互作用或许可以为生命的进化提供一个避风港,尤其是当海洋中有从内部带来热量喷口的时候。

自2012年以来,哈勃望远镜已经发现了月球在地球和木星之间运行时发生爆炸的几个迹象。在一些轨迹中,来自木星的光被月球表面的蒸汽阻挡了。

木卫二并不是第一个已知的有爆炸羽状物的卫星。土星的卫星恩克拉多斯以其南极的“虎纹”裂缝中喷出物质而闻名。美国国家航空航天局的卡西尼号探测器飞行通过了一次火山喷发,获取到了这种物质的样本。

当NASA的木卫二快船于本世纪30年代抵达月球时,它将为羽流现象做出更好的准备。探测器将携带用于行星探测/木卫二(MASPEX)的质谱仪,它将收集月球周围的气体并分析任何可能释放到太空中的羽状物质。为了做到这一点,宇宙飞船必须飞过物质被释放的区域。在航天器到达之前确定这些区域将使这一过程更加容易。

一位艺术家描绘了水状羽毛从木卫一的卫星欧罗巴的冰冷海洋中喷发的情景。(图片来源:美国宇航局概念图像实验室-迈克尔·伦茨(USRA),沃尔特·费莫(KBRwyle),贝利·德斯罗彻(USRA) &美国宇航局喷气推进实验室)

申克利用这三次任务生成的地图,绘制出了新的地图,揭示了火星表面是如何随时间演变的。变化的特征将以更大的暗或亮的特征出现,与月球上静止不变的地貌截然不同。但新的地图显示,在地表30英里(50公里)以上的地方没有重大变化。

Schenk 专门探测了待测的羽流点,这些探测点的辨别基于木卫二上曾经被羽流撞击的区域。但由哈勃望远镜观测到的南极点传来的图像数据寥寥,且没有可见的明显特征。

 根据Schenk在他发表在《天体物理通讯杂志》的论文可得知“如果木卫二的羽流是仅以蒸汽态形式存在的’看不见的羽流’,那它或许并不会在当前成像上形成明显的沉积物,但水蒸气进入太空后无法凝结成微粒这种现象却难以得到解释”

被排入粒子的与木卫二表面的粒子在大小上的差距应该是截然不同的,尽管它们只是零星地分布在木卫二表面,这些差距也足以被航天器探测出来。然而,如果这些隐形羽流是常态,那么我们可能需要用到中红外或紫外测图光谱法去探测它们。 加密芯片} 将携带一个对紫外波段敏感的数码相机,或许可以探测其轨迹。

木卫二的混沌

为人所知的的木卫二的混沌地形这样的不明朗的区域或许有产生短期羽流的可能性,并且隐藏了它们的踪迹。月球表面遍布着数不清的混沌区,以及冰穹和冰山状的块体。由于表面冰层的底层被木星和木卫二间潮汐作用所加热,表面的冰层会弯曲起皱并发生压力性断裂。顶端的冰层会变得脆弱,外壳会弯曲变形并沉落,以此形成巨大的冰川状的块体。

Schenk认为这些剧烈的板块活动可能表明在短时间内有液态水会存在于木卫二表面。而水可能气化后形成水蒸气结晶体的局部羽流。而在这些地形旁的微弱的迹象可能就是这些羽流所留下的足迹。

Schenk说:“我们或许将会以  几千米的尺度 观察到这个现象——以黑色光环的形式环绕着某些混沌地势,但目前还不能下定论。”

当然,还存在另一种可能性——许多的裂缝在木卫二表面延伸600英里(相当于1000公里)将可能会排出物质。有些裂缝会有两翼,边际上覆盖着带有多达6英里(10公里)长的褐红色物质。之前有研究表明,沿两翼的亮红色物质可能是由裂缝的爆炸喷发引起的,这像极了和土卫二上的沿双脊的中央沟所喷发的水蒸气。

  哈勃空间望远镜分别于2014年与2016年捕捉到木卫二的羽状物图象,它们均来自卫星的同一个部分。(图片来源:美国国家航空航天局/欧洲航天局/W.Sparks(研究所)/美国地质勘探局天体地质学研究中心)

  “如果木卫二双脊两侧的暗红色物质是由像土卫二上的羽状物喷发引起的,那场面一定很壮观。”申克说。在喷发时,双脊会沿其长的大部分释放物质,在每个山脊上方会形成由气体和微粒构成的长幕状电弧,有几千米高,直上云霄,不过它们不太可能同时爆炸。

  “站在那里,穿着太空服,看着这些景象沿着双脊消失在视野中,那一定相当刺激。”申克说。

  新的结果强调了卫星图像的数量有限与质量低劣。木卫二快船计划进行一次大规模的羽状物活动搜寻,希望能取得更大的成功。在此之前,这些羽状物可能仍然是个谜,申克说。

  “无论木卫二上发生了什么,我们都还没有弄清事情的真相。”

相关知识

  木卫二,是环绕木星运行的四个伽利略卫星中最小的一个,也是已知的79颗木星卫星中离木星第六近的卫星。它也是太阳系中第六大卫星。木卫二于1610年被伽利略·伽利雷·[1]发现,并以欧罗巴命名。欧罗巴是克里特岛国王米诺斯的腓尼基人母亲,也是宙斯(相当于希腊的罗马神朱庇特)的情人。

  木卫二比月球略小,主要由硅酸盐岩石构成,有水冰外壳,可能还有铁镍核。木卫二表面大气层非常稀薄,主要由氧气构成。它的表面裂缝和条纹相间,但火山口相对较少。除了有地球上的望远镜观测,木卫二还被一系列航天探测器近距离探测过,第一次是在20世纪70年代早期。

作者:Nola Taylor Redd

FY:Astronomical volunteer team

如有相关内容侵权,请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

翻译:天文志愿文章组-协作翻译小分队

联合署名无能喜剧青年,拉米拉米,-,×+,

审核:天文志愿文章组-

排版:零度星系

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自:https://www./europea-plumes-stealth-particles-mystery.html

本文由天文志愿文章组-无能喜剧青年,拉米拉米,-,×+翻译自Nola Taylor Redd的作品,如有相关内容侵权,请于三十日以内联系运营者删除。

注意:所有信息数据庞大,难免出现错误,还请各位读者海涵以及欢迎斧正。


结束,感谢您的阅读与关注

全文排版:天文在线(零度星系)

转载请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

浩瀚宇宙无限宽广 穹苍之美尽收眼底

    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多