研究發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)歐羅巴的表面冰層確在微微發(fā)光

一項新的研究提出，由于木星磁場的掃射，會讓木衛(wèi)二的冰面發(fā)出不同于太陽系中的任何光。盡管目前我們還不能觀察到這種光，但研究小組在實驗室中模擬了這種光的產(chǎn)生。

木衛(wèi)歐羅巴，這顆遙遠(yuǎn)太空中冰雪覆蓋的星球。它如此令人著迷，不僅僅因為它是已知的近80顆木星衛(wèi)星之一，更重要的是星球本身擁有的、非同一般的東西。

科學(xué)家推測，在歐羅巴表面的冰層之下，藏著一個巨大的海洋：豐富的儲水使它成為太陽系最有希望存在生命的一個星球。

然而最新的研究表明，歐羅巴上閃耀的并非只是可能存在生命的希望之光，還有其他的原因令它熠熠生輝——它是一顆真正意義上在黑暗里微微發(fā)光的衛(wèi)星。

物理學(xué)家墨菲?谷迪帕蒂領(lǐng)導(dǎo)的、成員來自加州理工大學(xué)和NASA噴氣推進(jìn)實驗室的研究小組進(jìn)行的一項最新研究認(rèn)為，來自木星磁場的輻射與歐羅巴冰層里的化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，可能是誘發(fā)這一發(fā)光現(xiàn)象的原因。

“由于木星強(qiáng)大的磁場作用，歐羅巴表面的帶電粒子持續(xù)高度活躍的狀態(tài)?！?研究小組在他們的報告中解釋說。

“這些包括電子在內(nèi)的高能帶電粒子與星球表層大量富含鹽分的冰層相互作用，發(fā)生了復(fù)雜的物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)?！?/p>

因為缺乏對星球表面冰層的化學(xué)成分的充分了解，我們尚不清楚這些反應(yīng)是如何進(jìn)行的。而且到目前為止，無論夏威夷的凱克天文臺還是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡都沒有觀測到這個理論上存在的發(fā)光現(xiàn)象。

但在未來十年里，當(dāng)NASA的“歐羅巴快帆飛船”前往探訪這顆衛(wèi)星時，我們將有機(jī)會近距離目睹這一被稱作“電致發(fā)光”的景觀。

現(xiàn)階段我們也可以在地球上模擬歐羅巴上的冰層和木星的高能電子射線，從而再現(xiàn)整個反應(yīng)的過程。

古迪帕蒂帶領(lǐng)的研究小組在NASA的噴氣推進(jìn)實驗室里進(jìn)行了一系列的實驗，他們用水凝結(jié)成冰，在鋁管里把這些冰冷卻到開氏100度（即攝氏零下173.15度，或華氏零下279.67度），并把它們暴露在電子脈沖的輻射下。

光照、微光和黑暗條件下冰核受輻射發(fā)出可見光（圖片來源：古迪帕蒂等，選自2020年《自然天文學(xué)》期刊）

此時冰核發(fā)出閃光，而閃光的強(qiáng)度取決于結(jié)冰的水里含有何種化學(xué)物質(zhì)。

“我們模擬歐羅巴的冰層在高能電子射線的照射下，發(fā)出了可見光范圍內(nèi)特定譜段的光?！毖芯咳藛T在報告中寫道。

“實驗發(fā)現(xiàn)，發(fā)光的強(qiáng)度會由于水里存在氯化鈉和碳酸鹽而被大大降低，另一方面瀉鹽（含水硫酸鎂）的存在則會增加發(fā)光的強(qiáng)度?！?/p>

該項研究的結(jié)果證實了一個無比誘人的猜測，即在我們無法觀測到的遠(yuǎn)方，木衛(wèi)歐羅巴一直在散發(fā)著微光。除此之外，研究的結(jié)果也為我們研究這顆冰雪星球指出了新的方法。

具體來說，利用歐羅巴快帆飛船的成像系統(tǒng)，我們可以從50公里（30英里）高空的衛(wèi)星軌道上觀測星球的發(fā)光現(xiàn)象。通過進(jìn)行光譜分析，我們可以從它的冰層里辨別出純水以外的其他化學(xué)物質(zhì)，而這將進(jìn)一步揭示歐羅巴冰層的化學(xué)構(gòu)成。

這項新的研究技術(shù)不僅有助于未來對歐羅巴的研究，它還為研究木星的其他衛(wèi)星（如艾奧和蓋尼米得）開辟了新思路，不過研究人員最終不得不承認(rèn)，歐羅巴上發(fā)生的如此奇妙的現(xiàn)象很可能是獨(dú)此一家、無可復(fù)制的。

因此研究小組做出如下結(jié)論：“由于木衛(wèi)歐羅巴表面獨(dú)一無二的輻射環(huán)境，以及它在地質(zhì)上和構(gòu)成上的獨(dú)特性，導(dǎo)致了極其特殊的、在整個太陽系都找不到與此相似的發(fā)光現(xiàn)象?！?/p>

BY:?PETER DOCKRILL

FY: Renee

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