在飛越木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二時，美國宇航局太空探測器伽利略號可能目睹了一縷水。包括馬克斯·普朗克太陽系研究所(MPS)研究人員在內(nèi)的一組科學家，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了關(guān)于這一事件的新證據(jù)。

在計算機模擬中，努力再現(xiàn)由機載粒子探測器收集的數(shù)據(jù)，這只有在假設(shè)涉及到水柱的情況下才能成功。木衛(wèi)二擁有由冰水和地下海洋組成的外殼，其環(huán)境條件可能有利于簡單形式的生命。

水柱將為未來的木星任務(wù)，提供與木星衛(wèi)星蓄水池直接接觸的可能性。分層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括液態(tài)鐵芯、稀薄的富氧大氣、感應(yīng)磁場，木星第四大衛(wèi)星木衛(wèi)二與行星的相似性比與原始衛(wèi)星相似性更大。另一個特點是：厚達18公里的冰水外殼覆蓋了一片地下海洋。根據(jù)歐洲航天局(ESA)和國會議員領(lǐng)導的一組最新計算，現(xiàn)在有越來越多的證據(jù)表明，木衛(wèi)二將這些水釋放到太空中，至少偶爾會在被稱為羽流的低溫火山噴發(fā)中釋放。

眾所周知，土星的衛(wèi)星土衛(wèi)二也表現(xiàn)出類似行為。在美國宇航局（NASA）卡西尼號任務(wù)中，機載相機拍攝了土衛(wèi)二羽流的壯觀圖像。木衛(wèi)二也向太空噴水的可比性和確鑿證據(jù)仍然沒有，然而，各種理論、模型和零星觀測表明，木衛(wèi)二也可以噴出羽流。近年來，來自歐洲和美國幾個研究所的研究人員獨立發(fā)現(xiàn)了特定羽流的證據(jù)。其中一些小組評估了美國宇航局伽利略號探測器上磁力計的數(shù)據(jù)。

從1995年開始，伽利略號探測器花了8年時間探索木星系統(tǒng)，在2000年飛越木衛(wèi)二時，測量數(shù)據(jù)顯示木星在衛(wèi)星附近的磁場出現(xiàn)了偏差，這可能是由于同一時間發(fā)生的一股羽流造成。歐洲航天局科學家漢斯·休布賴特博士和同事們也重新研究了2000年飛越的數(shù)據(jù)，然而，這一次，再次審視了高能粒子探測器(EPD)進行的測量。該儀器由美國約翰霍普金斯大學應(yīng)用物理實驗室開發(fā)制造。

其中，高能粒子探測器記錄了被困在木星磁場中的高能質(zhì)子分布，木星磁場比地球強20倍，向太空延伸數(shù)百萬公里。木衛(wèi)二在這個巨大的磁保護罩內(nèi)繞木星運行，在飛越期間，在木衛(wèi)二附近錄得的質(zhì)子明顯較預(yù)期為少。此前，研究人員曾假設(shè)木衛(wèi)二本身遮擋了探測器的視野。然而，目前的結(jié)果指出了另一個原因，在精細的計算機模擬中，由ESA和MPS領(lǐng)導的科學家，對飛越過程中高能質(zhì)子的運動進行了建模，試圖重現(xiàn)EPD的測量數(shù)據(jù)。

這只是在假設(shè)一股水柱影響了木衛(wèi)二的環(huán)境情況下才成功。當高能質(zhì)子與來自木衛(wèi)二大氣層或羽流的未帶電粒子相撞時，它們會吸收來自這些粒子的電子，從而變成未帶電粒子本身。這意味著它們不再被困在木星的磁場中，可以高速離開系統(tǒng)。對于未來前往木星系統(tǒng)的任務(wù)，木衛(wèi)二羽流將提供與衛(wèi)星地下水庫直接接觸的可能性，并對其進行表征。2022年，歐空局有一項新任務(wù)將開始旅程。

MPS將為這一努力貢獻亞毫米波儀器(SWI)和木星電子和離子光譜儀(JEI)，這是粒子環(huán)境包(PEP)的六個傳感器之一。美國宇航局還在準備歐羅巴-快艇任務(wù)，該任務(wù)將于2023年發(fā)射到木星系統(tǒng)。

博科園｜研究/來自：馬克斯·普朗克學會

研究發(fā)表期刊《地球物理研究快報》

DOI: 10.1029/2020GL087806

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