曾經木衛二傳說中有羽流泉噴發的「熱點」在哪裡?

2020-12-05 玻璃小帥

如果木星的衛星歐羅巴有間歇泉,那麼現在這個自然動力引擎就可能隱藏起來了。

科學家們已經重新檢查了來自NASA伽利略任務的更詳細的數據,以尋找歐羅巴大陸上足夠溫暖的地區與水蒸氣的羽流有關。研究人員確定,如果這個星球上存在熱點,那麼這些熱點很可能會一直隱藏下去,直到美國宇航局的「歐羅巴快船」飛船在2020年代末或20世紀30年代初抵達木星。

2016,科學家宣布使用美國宇航局的哈勃太空望遠鏡臨時探測歐羅巴上的微弱羽流。第二個未確認的羽流在第二年宣布。從那時起,歐羅巴一直保持安靜,科學家們一直在爭論太空望遠鏡所觀測到的特徵是否實際上是由漂浮的水蒸氣造成的。

為了解開這個謎團,朱莉·拉什本和她的同事們轉向了伽利略在20世紀90年代和2000年代初繞木星軌道飛行時收集的數據。拉什本是亞利桑那州圖森市行星科學研究所的高級科學家。研究人員在將近10年前,在潛在的羽狀泉被發現之前就已經搜索過歐羅巴的熱量信號。現在,他們返回來更仔細地檢查這兩個潛在的源區,尋找可能表明地質活動的熱跡象。結果有些令人失望。

10月22日在田納西州諾克斯維爾舉行的美國天文學會行星科學司年度會議上,Rathbun在新聞發布會上說:「我們在這些地方沒有看到任何熱點。」

但這並不一定意味著歐羅巴不會噴湧而出噴泉,拉斯本補充道。

熱點缺失案例

羽流在整個太陽系中很普遍。木星的moon Io不斷向空中噴射火山物質。土星冰冷的衛星土衛二通過靠近南極的一組間歇泉將水蒸氣和其他物質從地下海洋噴入太空。地球有豐富的間歇泉,從黃石公園的老忠實信徒到冰島的偉大的間歇泉。

燃燒形成這些煙羽的氣體需要能源,這通常需要加熱煙羽源周圍的地面。恩克拉多斯、IO和地球都有圍繞火山噴泉和火山的熱點。

但據我們所知,拉思本和她的同事們沒有看到伽利略數據中所描述的羽流位置中的任何一個熱點。

拉思本說,這個結果有四個可能的原因。首先,噴發點可能不存在,但也有可能熱點存在,但比伽利略或基於地球的阿塔卡馬毫米/亞毫米陣列(ALMA)探測到的更微妙。另一種選擇是,羽流位置是零星的,只是沒有熄滅,而伽利略拍攝時剛好在附近。最後,歐羅巴的羽流可能不同於其他世界上的間歇泉。

另一次機會

歐羅巴和土衛二都是冰冷的衛星,每個都被認為有一個地下海洋。因此,毫不奇怪行星科學家們在EnelADUS上證實了他們在歐羅巴上的間歇泉搜索。土星月球上的間歇泉來自狹長的「虎紋」裂縫,其面積與歐羅巴上的探測面積大致相同,預期溫度也相似。

然而,歐羅巴的羽流區域有不同於土星衛星的結構。

Rathbun說:「我不認為這類似於「虎紋」裂縫(產生了羽狀噴泉),但是那裡可能有一些我們沒有發現的小來源。」

時間是另一個問題。伽利略在1995到2003年間探測了木星和它的衛星,在哈勃發現羽狀噴泉的十多年前。如果歐羅巴的噴泉是零星的,他們的噴發點可能還沒有變得活躍,而伽利略正在尋找。同樣,ALMA在哈勃望遠鏡觀測的幾個月後,才觀察了這個星球,這段時間可能這個地點已經降溫了。

陽光使問題更加複雜化。在沙灘上,沙子和巖石根據它們的組成而以不同的速度加熱和冷卻。在首次發現這些羽流之後,ALMA確定了一個年輕的隕石坑Pwyll附近的區域,這個區域看起來比周圍的區域更溫暖。然而,Rathbun說,伽利略顯示出同一地區在夜晚比其周圍環境更涼爽;ALMA的觀測,像所有來自地球的觀測一樣,只顯示出月球的白天。拉思本說,區別最有可能來源於不同成分的特徵。

她說:「它與不同的熱性能相比,更像是一個熱點。」

理想情況下,同樣的儀器會比較白天和晚上的觀測結果來排除太陽的熱量,作為對溫度差異的解釋,但不幸的是,伽利略沒有收集令人費解的區域的白天圖像。

Rathbun說,最後的可能性是,歐羅巴火山的羽流生成機制不像人們熟悉的間歇泉特徵那樣加熱。目前還不知道什麼樣的機制能做到這一點,但她說這種可能性是無法排除的。

她說:「我經常驚訝於我們在太陽系外發現了多少沒有任何意義的東西。」

雖然沒有足夠的數據來確定這四種解釋中的哪一種可能代表現實,Rathbun說她最喜歡的選擇是奇怪的答案。

「如果有不同的事情發生,我會喜歡的。」她說。那總是最有趣的。」

歐羅巴很可能不會再保守這些秘密了。美國國家航空航天局的「歐羅巴快船」太空飛行器目前計劃在2022年發射,它將在1700至16英裡(2700公裡至25公裡)的高度範圍內進行45次飛越。

Clipper將攜帶的儀器之一是歐羅巴熱發射成像系統,這是一種熱探測器,可以拍攝不同波長的星球熱圖像。

拉思本說:「如果歐羅巴某處有一個熱點,那麼熱探測器就會看到它。」

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