木衛二上究竟有多少水?

2021-02-14 星空天文

總量並不多，但和地球比，富餘得要命啊。

木衛二（左）和地球水量（藍色）、地球（右）之比較。Kevin Hand (JPL/Caltech) / Jack Cook (Woods Hole Oceanographic Institution) / Howard Perlman (USGS) / NASA / APOD

木衛二上究竟有多少水？

根據美國宇航局伽利略木星探測器在1995至2003年期間收集的數據，木衛二的冰層下，隱藏著一個極深的全球性液態水海洋。這個海洋加上冰層的總厚度大約在80至170公裡之間。

按平均深度100公裡計算，木衛二上的所有水，如果聚集成一個球，其半徑大約是877公裡。這個水球如果和地球的總含水量相比大致相等；如果單和地球海洋中的水相比，則是後者的2至3倍。

木衛二可能擁有的內部結構。NASA / JPL

科學家是用什麼方法獲知存在這個海洋，並測出它的深度的呢？

首先，科學家用伽利略探測器獲得的引力探測數據建立了許多模型，在這些模型中，最合理的一個，表明木衛二內部很可能存在一個厚度約80至170公裡的水層（既包含冰，也包括水）。

但是引力數據並不包含與這個水層的狀態有關的信息，也就是無法區分出哪部分是冰，哪部分是水。因此科學家還要探測木衛二在木星磁場作用下產生的感應磁場（電流），獲知這個水層的導電性，進而推算出冰下液態水海洋的深度。

木衛二的海洋和地球上的海洋一樣，是一種導體。因此當它在木星的磁場中穿行時，就會像發電機一樣產生電流。這一電磁感應的強度，能夠透露出許多和產生這一過程的物質有關的信息。

伽利略探測器拍攝的木衛二。NASA

木衛二的感應磁場還會和木星周圍的等離子體發生相互作用。這些等離子體被稱為木星磁層等離子體。它們相互作用的原理和地球極光的產生機制相似。綜合各方面的數據，科學家就能夠構勒出一個與木衛二海洋導電性和深度有關的大致輪廓。

科學家據此得出的結論是，這個液態水海洋的深度在25至100公裡之間。海洋深度的確切數字，則有待未來探測器對木衛二海水成份信息的獲取。

本文部分資料譯自NASA和UniverseToday。

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