世界不思議

木星的衛星歐羅巴上的冰可以在黑暗中發光


歐羅巴的到來。這個遙遠的、冰封的星球可能只是木星已知的近80顆衛星中的一顆,但它的內部才是最重要的——據預測,木衛二的內部確實非常特別。

科學家們預測,在木衛二冰冷的表面下,存在著一個巨大的隱藏的海洋:一個巨大的蓄水池,可能代表著我們在太陽系找到生命的最佳機會之一。

但是木衛二不僅僅是發現地球以外生命的希望。根據一項新的研究,月亮之所以亮也可能有其他原因——月亮在黑暗中會發光。

在一項新的研究中,由加州理工學院和美國宇航局噴氣推進實驗室的物理學家Murthy Gudipati領導的研究小組認為,木星磁場的輻射可能會引起覆蓋木衛二的冰層表面發光,這是由於與冰層的化學反應。

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研究人員在他們的論文中解釋說:「由於木星強大的磁場的存在,木衛二的表面持續地經歷著高通量的帶電粒子。」

這些高能帶電粒子,包括電子,與富含冰和鹽的表面相互作用,導致複雜的物理和化學過程。

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考慮到我們還沒有完全了解木衛二冰層的化學組成,這些過程看起來會是什麼樣子還不清楚,夏威夷的凱克天文台和哈勃太空望遠鏡之前都沒有記錄下這種假設的輝光。

不過,在未來十年的某個時候,當美國宇航局的歐羅巴快船(Europa Clipper)探測器訪問月球時,我們可能會有機會近距離觀察到這種被稱為電子激發發光的現象。

不過現在,我們可以用地球代理模擬它的樣子,模擬木衛二的冰和木星的高能電子輻射。

在實驗室的一系列實驗中,Gudipati的團隊在一個鋁管中冷卻水冰的核心,將冰降到~100 K(-173.15℃或-279.67華氏度)的溫度,並使其受到電子輻射脈衝的影響。

當他們這樣做時,冰發出了一種輝光,但光照強度取決於水中存在何種非冰的化學物質。

「當暴露在高能電子輻射下,木衛二冰類似物在可見區域釋放出特徵光譜特徵,」作者寫道。

「我們發現,氯化鈉和碳酸鹽的存在被強烈抑制,而epsomite增強,輻射誘發的冰發光。」

除了提出了一個有趣的假設——木衛二可能在黑暗中持續發光,儘管我們離它太遠,無法探測到它——這些發現可能為研究這顆冰封的衛星的新方法鋪平了道路。

具體地說,它是可能的,歐羅巴限幅器的成像系統將能觀察到發光的軌道(約50公里或30英里在水面上),並在光譜分析,揭示月球的冰,化學成分的區別(遙感)材料從純粹的水冰區域。

除了有助於未來對木衛二的研究之外,同樣的技術也可以為分析木星的其他衛星——如木衛一和木衛三——提供新的方法,儘管研究人員承認這種奇妙的奇怪現象可能只是一次性的。

研究人員總結說:「由於歐羅巴獨特的輻射環境以及其表面豐富的地質和成分多樣性,它在夜間發出的冰輝可能是非常獨特的,不像我們太陽系的任何其他現象。」

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