周一,科学家们在NASA的新闻发布会上宣布,使用哈勃太空望远镜的天文学家们发现了新的证据,证明在木星冰冷的卫星欧罗巴内部的一个地下海洋可能正在间歇性地向外太空排放水蒸气。这一发现表明木卫二的海洋,被认为埋在大约100公里的冰层下,可能比以前认为的更适合生命生存,也更容易被好奇的天体生物学家发现。这些发现将在即将出版的《天体物理学杂志》上发表。
“如果木卫二有羽流出现,这是很重要的,”研究负责人威廉·斯帕克斯(William Sparks)说,他是马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所(Space Telescope Science Institute)的天文学家。“因为这意味着我们可以探索海洋的有机化学,甚至生命的迹象,而不需要钻过未知的冰英里。”这些羽状物还表明,木卫二内部潜藏着一种可能被生物利用的强大能源。
斯帕克斯和他的团队使用哈勃太空望远镜的成像光谱仪(STIS),在2013年末到2015年初,当木卫二穿过木星表面时,他们观察了它10次。在紫外线的照射下,木卫二冰冷的表面显得非常黑暗,他们在木星明亮光滑的云层背景下寻找羽状物的影子。经过三次细致的分析和图像处理,终于揭开了在木卫二侧影的南部边缘出现的类似紫外线的阴影。如果它们是羽流的话,估计会包含几百万公斤的物质,到达木卫二表面以上200公里的地方。
这不是科学家们第一次在木卫二上发现羽状物。瑞典皇家理工学院(Royal Institute of Technology)的天文学家洛伦茨·罗斯(Lorenz Roth)领导了一组研究人员,在2012年发现了一个大小和位置可能类似的羽状物。2013年发表在《科学》杂志上的这些发现也使用了哈勃的STIS仪器。而是看见阴影,结果记录欧罗巴的南极附近的紫外发射可能是氢和oxygen-exactly缕产生的水蒸气是什么解离成其组成原子的元素,因为它是由粒子轰击困在木星的强大磁场。
然而,在那之后,罗斯的团队观测到的假定羽流消失了,杏耀直到现在才在档案数据或其他望远镜的每次新搜索中显示出来。也许,一些人认为,只有当木卫二到达其轨道的最远边缘时,这些羽状物才会出现,在那里,木星和其他卫星的共同引力牵引可以弯曲并“潮汐般加热”木卫二的内部,打开裂缝和融化的冰,将水排放到太空中。或者,这可能是一次看不见的小行星或彗星撞击木卫二表面而产生的一次性事件。不那么仁慈的怀疑论者则推测,渴望金钱的科学家们只是屈从于幻想性视错觉,人类的思维倾向于在混乱中寻找模式,并将意义投射到无意义的噪音上。
根据Sparks的团队报告的新发现,“潮汐加热”假说似乎比以前更弱——他们发现的可能的羽流似乎并没有在木卫二的潮汐加热应该最强的时候发生。这意味着,如果这些烟羽确实存在,它们现在就缺少一个明显的加热来源,而这也可以解释它们观测到的尺寸和神秘的间歇性。同样地,因为Sparks的团队已经见证了羽流的反复出现,“一次性冲击”的想法也失去了它的光彩。虽然这些假说都站在了一边,但认为这些羽状物只是一种错觉的更广泛的观点仍在争论中。这两种探测都处于统计意义的边缘,都来自同一台望远镜上的同一台仪器,尽管这台仪器可以说比历史上任何其他天文台都更容易使用和理解。
“这和上次发现的完全一样,”布里特·施密特说,她是乔治亚理工学院的行星科学家,没有参与这项研究。“这两个结果都显示出统计上显著的信号,大约在同一水平上。所以我相当中立。我认为我们应该期待plume类型的行为。我不知道的是,这些探测器是否足够灵敏,能够真正将其彻底摧毁。”
斯帕克斯完全承认,他的团队的结果仍然是令人沮丧的模糊。“这些观测已经到了哈勃所能做的极限,”他说。“我们不知道任何可能导致这些特征的器物,它们在统计上是重要的,但我们仍然保持谨慎……我们没有声称已经证明羽流的存在,而是提供了证据证明可能存在这样的活动。”
这种谨慎是有道理的——木卫二的羽状物的存在(或不存在)可能会深刻地改变星际探索的未来,将数十亿美元的资金重新投向新的探索任务。木卫二的大小和地球的月亮差不多,毫无疑问,它拥有一个海洋,这是基于几十年来通过多个航天器和望远镜收集到的大量证据。一些模型估计它的深度可能是地球海洋的10倍,体积可能是地球海洋的3倍,而且它可能已经保持液态数十亿年了。
土星的卫星恩克拉多斯(Enceladus)是外太空海洋的另一个典型产物,2004年,卡西尼号(Cassini)轨道飞行器首次观测到它的南极喷出水蒸汽。卡西尼号对这些烟羽的研究已经产生了令人震惊的结果,包括对月球隐藏海底的热液喷口的间接探测。但事实仍然是,土卫二比木卫二小六倍,距离地球的距离是木卫二的两倍,土卫二的地下储层要小得多,可以想象,它可能只是一个由土星的潮汐加热所产生的短暂的融水口袋。总的来说,大多数天体生物学家可能更愿意研究木卫二——前提是他们不需要首先突破厚厚的冰层。
即便如此,也不能保证木卫二的羽流,如果被证实的话,会与地下海洋相连接。相反,它们可能与远在其上的地壳中的熔块相连,这些熔块可能形成于木卫二的脊状裂缝表面上的“混乱地带”。那里的冰已经碎裂成混乱的、翻滚的冰块,下面涌出更柔软、更温暖的物质。根据施密特的说法,木卫二表面的变化和活动可能最终会成为一个标志,与土卫二相比,它的羽流研究可能会受到阻碍。土卫二的地壳相对来说是惰性的,除了在它的南极有泄流裂缝之外。施密特说:“在土卫二上,地质情况让我们可以清楚地看到它曾经活动过的地方。”“在木卫二上,到处都有活动,这可能导致羽流,也可能使解释变得混乱。”
尽管如此,罗斯的团队早些时候报告的羽状云已经帮助NASA改变了酝酿已久的对木卫二进行更有力探索的计划。在过去的几年里,登月计划从白日梦迅速发展到国会批准的紧急任务,现在计划在2020年发射。NASA目前的航天器设计包括一套9个仪器,所有的设计都是为了搜寻和研究任何羽流,以及执行其他普通的科学目标。欧洲航天局(European Space Agency)也在建造一个名为“木星冰卫星探测器”(Jupiter Icy moon Explorer)的探测器,用于调查木卫二,计划于2022年发射。
为了最大限度地减少木卫二附近威胁航天器的辐射,NASA计划的任务不是围绕月球轨道飞行,而是通过一系列的遭遇,让它从几乎所有可能的角度掠过月球表面。如果存在羽流,航天器可以精确定位它们的来源,甚至可以直接取样来确定它们的组成,潜在地探测出生命兴旺的迹象,或者仅仅是在地表以下。
在木星上已经有一艘美国宇航局的航天器,名为“朱诺”,带有一个强大的紫外光谱仪,可以用来确认木卫二的羽状物。但是“朱诺”号在木星的极地轨道上,不适合研究木星的卫星,即使没有,也没有消毒到NASA认为适合近距离接触可能有生命存在的星球的程度。“我们煞费苦心地确保航天器不会靠近木卫二,
杏耀平台经营之道 ,因为我们想保护木卫二不受污染,”NASA外行星任务项目科学家Curt Niebur说。
在缺乏对星际探测器的近距离确认和研究的情况下,进一步的证据表明这些羽状物是真实存在的,可能来自于对哈勃望远镜的持续监测,也可能来自于对计划于2018年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜的后续研究。Sparks的团队已经观察到了另外两次木卫二的凌日,尽管他们对收集到的数据的分析还不完整。或者,他说,“另一件可能确定的事情是,如果有人带着完全独立的观察技术来,结果是一致的。”
自今年2月以来,美国天主教大学nasa附属天文学家卢卡斯·帕格尼尼一直在这样做——利用夏威夷莫纳克亚山凯克天文台的一对10米望远镜,在近红外光下寻找木卫二朦胧的羽状物。
他说:“有很多人在没有真正理由的情况下否认了这些烟羽。”说冰的卫星上存在羽流,甚至在冰的卫星上很常见,并没有什么疯狂的。并不是每个人都想靠这个出名,仅仅通过宣称发现。帕格尼尼说,他在凯克天文台的数据中看到了许多“有趣的东西”,但没有任何东西能完全排除最近有关李子的报告,杏耀网址也没有任何东西能证实它们。