“朱諾”探測器傳回木衛(wèi)三蓋尼米德北極的圖像——那里常年下著等離子雨

科學(xué)飛船“朱諾”不停歇地環(huán)繞并觀測木星及其衛(wèi)星，迄今已達(dá)4年之久，盡管如此，它仍有許多驚喜要與我們分享?！爸熘Z”第一次成功地對太陽系中最奇怪的天體之一——木衛(wèi)三蓋尼米德的北極進(jìn)行了拍攝。

圖解：木衛(wèi)三——蓋尼米德的北極?圖源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

這些圖像顯示，在木衛(wèi)三的北極，來自木星磁層持續(xù)不斷的等離子雨極大地改變了這顆衛(wèi)星的表面冰層。事實(shí)上，蓋尼米德是一顆不同尋常的衛(wèi)星，它是整個太陽系中體積最大質(zhì)量也最大的衛(wèi)星，其直徑達(dá)到5268千米（3272英里）。蓋尼米德在規(guī)模上可以單挑整個矮行星類別的所有星體，它的體積甚至超過水星。（然而水星密度更大，它就像一個“水果蛋糕”行星。）

蓋尼米德的最內(nèi)層是液態(tài)的鐵核，外面被液態(tài)的海洋環(huán)繞，表面則是冰凍的外殼，這是一顆由水冰和硅酸鹽巖石組成的星球。人們認(rèn)為正是這個液態(tài)的鐵芯使得蓋尼米德與眾不同——這是太陽系唯一一顆自帶磁層的衛(wèi)星，而該磁層正是由其鐵核中的對流產(chǎn)生。

由于蓋尼米德在木星的行星磁場中環(huán)繞其運(yùn)行，他自身的磁層也因此身處木星的磁場之中。當(dāng)?shù)入x子體粒子——主要是電子沿著復(fù)雜的磁場線加速時就產(chǎn)生了極強(qiáng)的等離子體波。此外，粒子沿磁場線的加速運(yùn)動還會帶來一種效應(yīng)——極光。在地球上，這些粒子會被疏導(dǎo)至兩極地區(qū)，在那里它們會和大氣層中的原子相互作用并為我們上演令人驚嘆的燈光秀。

相較之下，蓋尼米德的大氣層幾乎可以忽略不計，所以大量的等離子體粒子會被直接拋射到這顆衛(wèi)星的表面。由朱諾攜帶的木星極光紅外成像儀（JIRAM）傳回的最新紅外圖像顯示，持續(xù)的等離子體降雨對這顆衛(wèi)星表面的影響十分顯著。來自意大利國立天體物理研究所的“朱諾”項目聯(lián)合研究員亞歷山德羅?穆拉說到：“JIRAM的數(shù)據(jù)表明，覆蓋并環(huán)繞蓋尼米德北極的冰層已被等離子體沉積所改變。由于我們終于能夠觀測蓋尼米德北極的全貌，這也是我們第一次通過朱諾獲悉這一現(xiàn)象。”

蓋尼米德極地的冰層與月球赤道的冰層相比，其紅外特征明顯不同。分析顯示，這是因?yàn)榈入x子體雨改變了冰晶的結(jié)構(gòu)。在地球上，以及蓋尼米德表面的大部分地區(qū)，絕大多數(shù)冰分子的結(jié)構(gòu)都是十分有序的六邊形結(jié)構(gòu)。但在特定條件下，這種整齊排列的結(jié)構(gòu)會陷入無序的混亂結(jié)構(gòu)，這種無序的形式被稱作無定形冰。盡管在地球上無定形冰很罕見，但在太空中它卻是很常見的，例如在星際云的塵埃、彗星或冰體之中都能夠發(fā)現(xiàn)它的身影。

在木星眾多的衛(wèi)星之中，木衛(wèi)二歐羅巴，木衛(wèi)三蓋尼米德和木衛(wèi)四卡利斯托都被冰雪覆蓋。有趣的是，他們的冰層特征不盡相同：卡利斯托的冰是晶體狀的，歐羅巴的則是無定形冰，而蓋尼米德的冰層則是奇怪的混合體。

先前的研究發(fā)現(xiàn)，這種現(xiàn)象可能與衛(wèi)星和木星之間的距離有關(guān)。歐羅巴距離木星最近，因此其受到木星磁層產(chǎn)生的輻射帶的影響最大；相反卡利斯托距離木星最遠(yuǎn)，受到的輻射也較少。蓋尼米德介于兩者之間，且科學(xué)家之前層提出它本身的磁場會將輻射導(dǎo)向其兩極，使得那里的無定形冰更加聚集?，F(xiàn)在朱諾的數(shù)據(jù)也證實(shí)了這點(diǎn)，JIRAM團(tuán)隊相信，由于其極地持續(xù)受到帶電粒子的“轟炸”，那里的冰很難形成晶體結(jié)構(gòu)。

接下來的觀測還將為我們揭示更多關(guān)于這個迷人現(xiàn)象的更多信息，盡管朱諾的首要任務(wù)是觀測木星，但許多“支線任務(wù)”也正在規(guī)劃中。歐洲航天局（ESA）正計劃于2022年發(fā)射一顆名為木星冰系衛(wèi)星探測器（JUICE）的軌道飛行器，專門用于觀測蓋尼米德、歐羅巴以及卡利斯托。相較于單獨(dú)觀測蓋尼米德，這些比較性的觀測將揭開更多關(guān)于蓋尼米德冰層，以及木星輻射帶影響的謎團(tuán)。

BY:?Michelle Starr

FY:小北口

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