本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
2000年，就在NASA的伽利略號專注研究木衛二磁場之時，飛船上的探測器也在不經意間收集了木衛二冰面有水羽流噴射的證據。近些年來，關於木衛二冰面縫隙處存在水蒸氣羽流噴射的證據也越來越多。《地球物理學研究快報》上新發表的研究論文也支持了這一觀點，而其所提出證據卻出乎大家的意料——質子的缺失。
圖解：木星的衛星木衛二。圖源：NASA/JPL-Caltech/SETI Institute
木衛二的表層是厚厚的一層冰，科學家們認為在冰層之下是一個液態的海洋。正是來自木星強大的引力使得木衛二擁有液態水，而科學家們同樣有理由相信冰層下的液體水也可能通過某種方式從冰層裂縫處噴湧出來。在2013年、2014年以及2016年，哈勃望遠鏡都捕捉到了噴湧的證據。
圖解：哈勃望遠鏡拍攝的木衛二羽流。圖源：Hubble Space Telescope/NASA
在2008年，同樣來自NASA的卡西尼號也發現了土衛二上有同樣的跡象——水羽流從冰縫中噴出。2014年，美國國家航空航天局宣布，卡西尼號發現了土衛二南極地底存在液態水海洋的證據，海洋厚度約為10公裡。早在2000年時，伽利略號就曾為了探測木衛二的磁場而飛掠木衛二，飛船上的探測器則負責探測有無質子或攜帶正電荷的亞原子粒子存在。
「在伽利略號飛船上，有一個專門為了探測高速帶電粒子的設備——高能粒子探測儀。」漢斯. 休布雷斯說道，漢斯是有關此項目論文的主要作者以及歐洲太空局的研究人員，他還說道：「最初研發探測儀的科學家們是為了想要了解這些粒子的特性，弄清楚它們是如何被加速的，以及它們與木星衛星之間的作用。」木衛二被這些高速粒子所撞擊，而在伽利略號的飛掠期間，探測木衛二上水羽流並不在任務進程之上。所以漢斯又說道：「太空科學的探索實在是充滿了偶然性啊！」
根據科學家們的預測，伽利略號應該可以探測到很多的質子，然而在伽利略號飛掠木衛二的北極上空時，卻幾乎沒有探測到任何質子的存在。科學家最初將這樣的現象歸因於木衛二本身，是木衛二幹擾了高能粒子探測儀的工作。
新研究重新回顧了飛船20年以來的數據，並且得出了截然不同的結論。 為了更好地理解伽利略為什麼在飛越木衛二過程中可能會遇到如此少的質子，研究人員使用了計算機模型來模擬這些亞原子粒子在木衛二周圍的運動。當粒子在木衛二大氣層中失去電荷時，科學家們就會觀測到質子的下降。 作者指出，水蒸氣羽流除了幹擾木衛二稀薄的大氣層外，還幹擾了太空飛行器掃描區域內的磁場。
圖解：藝術家眼中的木衛二羽流。圖源：NASA/ESA/K. Retherford/SWRI
漢斯說到：「基本上，當快速移動的質子與羽流中的不帶電粒子碰撞時，不帶電粒子會從質子中竊取電子，質子然後變成本身不帶電的粒子。快速移動的質子被困在木星的磁場中，當它們失去電荷時，它們便可以逃脫了，但是速度依舊非常快。到那個時候，它們將非常快速地逃離木星的磁場牢籠。也就是因為如此，我們發現快速移動的質子減少了。」
研究人員在計算機模型中嘗試了質子消失的各種原因，但是只有在將羽流添加到模擬中後，他們才能夠重現伽利略號數據中所看到的內容。 漢斯表示，他將繼續調查伽利略號的數據，以期更加深入了解木衛二和其他木星衛星。
這樣的結果無疑讓人異常激動，因為它進一步證明了木衛二確有地下水噴湧向太空並滲入木衛二的表面。天體生物學家懷疑，木衛二和土衛二可能擁有適合生命生存的環境，如此多的期待，使兩顆衛星成為未來科學任務的理想目標。
好消息是，歐洲太空局即將執行一項名為『果汁』（JUpiter ICy moon Explorer）的任務，該任務將向木星系統發出探測器。 果汁任務計劃於2022年發射，並於2029年到達木星，在那裡它將研究木衛二及其可疑的水蒸氣羽流，以及探索另外兩個巨型木星衛星 —— 木衛三和木衛四。 目前，漢斯也在積極地研究這兩顆衛星上的羽流。他說：「 屆時，果汁上所配備的設備可直接對這些衛星上水蒸氣羽流中的顆粒進行採樣並進行遠程檢測。」 「也許我們可以由此揭露木衛二那廣闊而神秘的地下海洋世界。」
NASA還在籌備著一個名為『木衛二飛越任務』的航天計劃，該任務最早可在2023年發射升空。
作者： George Dvorsky
如有相關內容侵權，請於三十日以內聯繫作者刪除
轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處