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哈勃首次在木星的卫星木卫三发现水蒸气的证据

新闻稿:欧洲太空总署
发布时间:2021年7月27日,星期二

木星的卫星木卫三是太阳系中最大的卫星,也是第九大天体。它的含水量可能比地球上所有的海洋都多,但那里的温度非常低,以至于表面的水结冰了,海洋位于地壳下大约160公里处。然而,正如我们所知,哪里有水,哪里就有生命。确定其他星球上的液态水对于寻找地球之外的宜居行星至关重要。现在,人们首次发现了在冰冷的卫星木卫三上存在升华水大气的证据。

1998年,哈勃空间望远镜成像摄谱仪(性病)了第一幅紫外线(UV)图片在观测到的木卫三大气层的辐射中,揭示了一种特殊的模式。月球的极光带与地球和其他有磁场的行星上观测到的极光椭圆形有点相似。因此,这些图像是木卫三具有永久磁场的证据。这两种紫外线观测结果的相似之处可以用分子氧O2的存在来解释。这种差异当时被解释为原子氧的存在,它产生的信号对一种紫外线颜色的影响大于另一种。

作为2018年支持美国宇航局朱诺任务的大型观测项目的一部分,瑞典斯德哥尔摩KTH皇家理工学院的洛伦兹·罗斯(Lorenz Roth)领导了一个团队,开始用哈勃望远镜捕捉木卫三的紫外光谱宇宙起源摄谱仪(COS)测量原子氧量的仪器。他们对2018年拍摄的新光谱与1998年和2010年sti仪器的COS和档案图像进行了综合分析。令他们惊讶的是,与1998年的原始数据不同,他们发现木卫三的大气中几乎没有原子氧。这意味着,对于紫外线极光图像之间的明显差异,肯定有另一种解释。

Roth和他的团队随后在两幅图像中极光的相对分布中找到了解释。木卫三的表面温度在一天中变化很大,在中午时分,在赤道附近,它可能会变得足够温暖,结冰的表面会释放出少量的水分子。事实上,紫外线图像之间的差异与月球大气中可能存在的水的位置直接相关。

Roth解释说:“最初只观察到了O2。“这是带电粒子侵蚀冰表面时产生的。我们现在测量到的水蒸气来自温暖的冰区H2O蒸汽热逸导致的冰升华。”

这一发现增加了对欧洲航天局即将到来的木星冰卫星探测器()任务-欧洲航天局宇宙远景2015-2025计划的第一个大型任务。计划于2022年发射,2029年抵达木星,它将花费至少三年的时间详细观察木星及其三颗最大的卫星,特别强调木卫三作为一个行星体和潜在的宜居世界。木卫三被确定是为了进行详细的调查,因为它提供了一个天然实验室,用于分析整个冰天世界的自然、进化和潜在的可居住性,以及它在伽利略卫星系统中所起的作用,以及它与木星及其环境(被称为木星系统)之间独特的磁场和等离子体相互作用。

Roth补充说:“我们的结果可以为JUICE仪器团队提供有价值的信息,这些信息可能被用来完善他们的观测计划,以优化航天器的使用。”

了解木星系统并阐明它的历史,从它的起源到可能出现的宜居环境,将为我们更好地了解气态巨行星及其卫星是如何形成和演化的。此外,人们还有望对类木星系外行星系统中生命出现的可能性有新的认识。

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更多的信息

哈勃太空望远镜是欧空局和美国宇航局之间的国际合作项目。

这张照片是作为HST观测项目的一部分拍摄的去- 7939(π:h . moo),去- 12244(PI: J. Saur)去- 14634(π:d Grodent)。

研究结果发表在《自然天文学》杂志上。本文的国际团队包括L. Roth(瑞典皇家理工学院),N. Ivchenko(瑞典皇家理工学院),G. R. Gladstone(美国德克萨斯州西南研究所),J. Saur(德国地球物理与气象研究所),D. Grodent (Laboratoire de体质Atmosphérique et Planétaire,比利时)、B. Bonfond (Laboratoire de形体Atmosphérique et Planétaire,比利时)、P. M. Molyneux(西南研究所,德克萨斯,美国)和K. D. Retherford(西南研究所,德克萨斯,美国)。


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