哈勃太空望遠鏡在木衛二其中一邊發現持續存在水汽的證據


木衛二(Europa)在它冰冷表面下擁有廣闊的海洋,這可能為生命提供適宜生存條件。這個結果促使天文學家對冰衛星大氣結構的理解,並有助於為計劃中的木星系統科學任務奠定基礎,以探索距太陽八億公里的環境是否可以支持生命存在。

先前觀察在木衛二的水蒸汽通過冰殻罅隙,以羽流形式噴發相關聯。惰性如同通過哈勃太空望遠鏡在2013年拍攝到它們類似於地球上間歇泉,但延伸到接近一百公里以上的高度。它們在木衛二大氣層中產生瞬間的水蒸氣團,雖然只有地球大氣表面壓力的十億分之一。

然而,新的結果顯示,在1999年至2015年的哈勃太空望遠鏡觀測中,類似數量的水蒸氣散佈在木衛二的更大面積上。顯示僅在木衛二的一邊長期存在水蒸氣大氣,那部分始終與它的軌道運動相反方向。導致前後半球之間不對稱的原因尚不完全清楚。

瑞典皇家技術、太空和等離子體物理研究所的洛倫茲·羅斯(Lorenz Roth)從哈勃太空望遠鏡圖像和光譜檔案的分析中收集到,使用相同的技術最近導致發現木衛三(Ganymede)大氣中水蒸氣。

羅斯說:「對木衛三和木衛二尾隨一側的水蒸氣的觀察,增進了我們對冰衛星大氣層的理解,在木衛二上檢測到大量穩定的水蒸氣比在木衛三上更令人驚訝,因為木衛二的表面溫度低於木衛三。」

木衛二比木衛三反射更多的陽光,使它的表面比木衛三高攝氏15.5度。木衛二的白天最高溫度是攝氏零下162度。然而,即使在較低的溫度下,新的觀測顯示水冰正在昇華,也就是說,在沒有液相的情況下直接從固體轉變為蒸汽,離開木衛二的表面,就像在木衛三上一樣。

為了這個發現,羅斯鑽研哈勃太空望遠鏡的檔案數據庫,從1999年、2012、2014和2015年木衛二在不同軌道位置的紫外線觀測。這些觀測都是由哈勃太空望遠鏡光譜儀拍攝。紫外線觀測使羅斯能夠確定木衛二大氣中氧氣(水的組成部分之一)的豐富程度,並通過解釋不同波長的發射強度,他能夠推斷出水蒸氣的存在。

這種探測方法對未來前往木衛二深入研究鋪平道路,包括美國太空總署的木衛二快船(Europa Clipper)和歐洲太空總署的木星冰月探測器(Jupiter Icy Moons Explorer)任務。了解木星及它的衛星如何形成和演化,也有助於天文學家深入了解其它恆星周圍的類木行星。

【圖:美國太空總署;文:節譯自太空望遠鏡科學研究所2021年10月14日新聞公佈】 研究全文刊登在2021年10月13日出版的《地球物理硏究快報》 標題是: A Stable H2O Atmosphere on Europa’s Trailing Hemisphere From HST Images

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