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木卫二欧罗巴表面发现疑似水汽喷流高度超2

2019-12-04 18:57:07来源:励志吧0次阅读

木卫二欧罗巴表面发现疑似水汽喷流:高度超200公里

美国宇航局的天文学家们利用木卫二通过木星前方的机会,借助哈勃空间望远镜发现了木卫二表面存在的疑似喷流现象

2012年的一项关于木卫二上疑似喷流的研究与2014年木卫二通过木星前方期间研究图像的对比。木星掩星观测图像(左侧)显示在圈示位置存在暗色吸收信号,在同一位置,2012年由洛伦兹·罗斯领衔的一项研究曾经发现这里氢原子和氧原子辐射信号,这是水的组成成分

图注三:木卫二只一颗直径1565公里的大型冰冻卫星,这是科学家们推断的木卫二内部结构图。蓝色表示的是其全球性冰下海洋,估算显示这里的水量是地球全部水体的两倍以上

北京时间9月27日凌晨消息,美国东部时间26日14:00(北京时间27日凌晨2点)美国宇航局刚刚召开发布会,对外界发布有关木卫二“欧罗巴”研究的重要进展,科学家们宣布他们利用哈勃空间望远镜在木星的一颗卫星表面发现了疑似水汽喷流现象,这项发现或许将为未来飞往这颗冰卫星,并探查其冰层下海洋的探测项目提供全新的选择。

出席本次发布会的相关专家包括:

保罗·赫兹(Paul Hertz):美国宇航局华盛顿总部天体物理学分部主管;

威廉·斯帕克斯(William Sparks):巴尔的摩空间望远镜科学研究所天文学家;

布里特尼·施密特(Britney Schmidt):亚特兰大佐治亚理工学院地球与大气科学学院助理教授;

詹妮弗·维斯曼(Jennifer Wiseman):马里兰州美国宇航局戈达德空间飞行中心哈勃项目高级科学家;

此次发布会的公报全文如下:

天文学家们利用美国宇航局的哈勃空间望远镜拍摄到木星的大型冰卫星“木卫二”(欧罗巴)表面可能是水汽喷流的现象。这项观测支持此前认为这颗冰卫星在其高纬度地区可能存在水汽喷流的猜测。

这项成果的取得增加了未来前往木卫二的探测器能够在不必进行冰层钻探而获取这颗星球地下海洋水分样品的可能性。

美国宇航局华盛顿总部科学任务委员会代理副主管杰夫·尤达(Geoff Yoder)表示:“木卫二上的海洋被认为是太阳系中最有可能孕育生命的地点之一。这些喷流如果得到证实,将有可能提供另外一条获取木卫二冰层下海洋水样的途径。”

观测显示这些喷流的高度约有125英里(约合200公里),大量物质在被喷射到高空之后再落回木卫二表面。木卫二拥有一个巨大的地下海洋,估算显示其中的水量相当于地球水量的两倍,但这个海洋被一个巨厚而坚硬的冰层外壳所覆盖。而此次疑似喷流的发现将为我们提供一个珍贵的机会,能够在未来不必钻探厚厚的冰层而直接获取这颗星球冰层下海洋的水样样本。

由巴尔的摩空间望远镜科学研究所天文学家威廉·斯帕克斯(William Sparks)领衔的研究团队在木卫二通过木星前方时对这颗卫星进行了观测,并对这颗卫星表面伸出的一些细小“触手”般的小突起结构进行了观察。

他们最初的观测目的是想确认这颗卫星是否存在一层稀薄的大气层。这种观测方法与科学家们此前用于判断围绕其他恒星运行的系外行星是否拥有大气层的方法是一样的。研究组意识到,如果在木卫二地表存在水汽喷流,那么这次观测将会是一次发现它的极好机会。

斯帕克斯表示:“系外行星的大气层会阻挡其后方恒星的部分光芒,如果木卫二有一层稀薄的大气层,那么它也会阻挡木星的一部分光芒,我们将能从其产生的阴影上观察到它。因此,当木卫二通过木星前方时,我们重点对木卫二的边缘吸收特征进行了观测

。”

在15个月内的10次观测机会中,研究团队对木卫二通过木星前方的现象进行了反复监测,结果在这颗卫星表面的3处位置上观察到疑似喷流现象的存在。

这项工作为此前认为木卫二上可能存在水汽喷流的理论提供了支持。在2012年,一个由美国宇航局西南研究所的洛伦兹·罗斯(Lorenz Roth)领衔的团队宣布他们发现了在木卫二南极地区存在水汽喷射现象的迹象,并指出这些喷流高度超过160公里。尽管这两个团队所使用的均为哈勃空间望远镜的成像光谱仪设备,但两个研究组在具体方法上是完全不同的,但最后各自独立地得到了相同的结论。

斯帕克斯表示:“当我们通过一种完全不同的方式计算出,要想产生这些吸收信号将需要多少物质时,我们发现我们得到的结果与此前罗斯团队得到的结果非常接近。”他说:“我们对于质量的估算是相似的,对于喷流高度的估算也是相似的,我们观测到木卫二表面喷流的纬度分布也与他们此前的工作相符。”

但到目前为止,这两个团队还尚未采用他们各自独立的技术对木卫二喷流现象进行过同时观测。迄今为止的观测证据似乎显示木卫二上的这些喷流现象是高度多变且偶发性的,也就是说它们会间歇性地喷发一段时间,然后消失,随后再次喷发。比如说,在斯帕克斯团队观测到一个喷流信号的相隔不到一周的时间内,罗斯团队也进行了观测,但显示未能监测到喷流信号。

如果这一消息能够得到证实,那么木卫二将成为太阳系中第二个被发现拥有水汽喷流的卫星。在2005年,美国宇航局的卡西尼探测器在土星的卫星土卫二周围探测到水汽与尘埃喷流。

未来,科学家们将可能使用美国宇航局即将在2018年发射升空的下一代旗舰天文望远镜——工作在红外波段的詹姆斯·韦伯空间望远镜,对木卫二上此次发现的疑似喷流现象进行证实。美国宇航局同时正在筹划一次飞往木卫二的探测计划,它将携带相应科学载荷,用于证实喷流的存在并在多次的飞掠过程中对喷流性质展开详细考察。

美国宇航局华盛顿总部天体物理学分部主管保罗·赫兹(Paul Hertz)表示:“哈勃空间望远镜的独特能力使其能够捕捉到这些喷流的信号,这再一次展示了哈勃望远镜在其设计目标之外作出重要发现的能力。”他说:“这项观测打开了全新可能性的大门,我们期待未来将要进行的项目,如詹姆斯·韦伯空间望远镜来进一步跟进这一发现的后续研究。”

由斯帕克斯及其同事们开展的这项研究的相关结果将发表在9月29日出版的《天体物理学杂志》。

哈勃空间望远镜是一项由美国宇航局以及欧洲空间局共同合作的项目。美国宇航局戈达德空间飞行中心负责望远镜的管理工作,位于巴尔的摩的空间望远镜研究所(STScI)为美国大学天文研究协会(AURA)负责哈勃空间望远镜的日常科学运行工作。(晨风)

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