美国宇航局通过哈勃太空望远镜拍摄木卫二有重大发现

北京时间9月27日凌晨两点，美国宇航局举行电话会议，宣布在哈勃太空望远镜拍摄的木卫二图像上有了重大发现。

此前天文学家使用哈勃望远镜拍摄到疑似木卫二表面水汽羽流的喷发物，这一发现支持哈勃望远镜对木卫二的其他观测，暗示这颗冰冷卫星会喷射出高海拔高度的水汽羽流。

该发现提高了未来木卫二探测任务直接在轨道上获取木卫二冰层下海洋中样品的可能性，不再需要派遣着陆器登陆其表面凿开冰层。

美国宇航局科学任务理事会首席助理杰夫·约德(Geoff Yoder)称：“木卫二被认为是太阳系中除地球外最可能有生命存在的地方，而这些羽状物一旦被确认存在，将提供一种新的方式去获取木卫二冰层下的样品。”

之前科学家认为这些羽状物可被喷射至200公里高的高空，并携带一些物质落回木卫二表面，就像下雨一样。木卫二拥有一个巨大的全球性液态水海洋，该海洋蕴含的水资源是地球海洋的两倍!木卫二的巨大海洋由表面寒冷坚硬的冰壳覆盖保护，但冰壳厚度目前依旧是未知的。而从冰壳下海洋喷出的这些羽流提供了直接获取木卫二内部样本的诱人机会，不需要再去登陆木卫二凿开厚达数英里的冰层。

2012年与2014年，两只团队独立的观测结果显示木卫二南极附近疑似存在水汽羽流喷射。来源：NASA, ESA, W. Sparks (left image) L. Roth (right image)

两个团队独立观测均指向同一结果

由美国巴尔的摩太空望远镜科学研究所天文学家威廉·斯帕克斯(William Sparks)领导的团队，观测到了这颗卫星表面伸出似”指状突起“的喷射羽流，当时他们正在观测从木星前方缓慢经过的木卫二。威廉·斯帕克斯也是NASA此次电话会议的与会嘉宾之一。

斯帕克斯的团队最初的观测目标是希望确认木卫二是否拥有一个近乎稀薄、延展的大气层(散逸层)，他们的观测方式同样被用于确定围绕其他恒星运转的太阳系外行星是否拥有大气层。该团队认为如果有水汽正从木卫二表面排出，该方法将对观测非常有帮助。

威廉·斯帕克斯解释称：“系外行星的大气会遮住部分来自前方恒星的光。同样地，如果木卫二有一层稀薄的大气，它将有可能遮住一些反射自木星表面的光，这样我们就能看到木卫二大气层的轮廓，并在木卫二经过木星前方时了解该大气层的吸收特征。”

在跨度达15个月的10次独立观测事件中，斯帕克斯团队观测到三次极可能是木卫二表面水汽羽流喷射事件。这一观测结果成为证实木卫二表面存在喷射羽流的又一证据。

早在2012年，由来自美国西南研究院洛伦茨·罗斯(Lorenz Roth)领导的团队，检测到木卫二寒冷南极喷射出水汽羽流的现象，该羽流喷射高度超过160千米。

虽然斯帕克斯与罗斯的团队都使用了哈勃望远镜的成像光谱仪，但是这两个团队使用的是完全独立的方法，得到了相同的结论。

斯帕克斯称：“当我们以一种完全不同的算法计算(木卫二大气层)吸收特征所需的物质量时，却发现得到的结果与罗斯团队此前得到的是如此相近。我们和他们对物质质量的估算结果接近，并对这些羽流的喷射高度计算也是相似的。而且我们观测到的两次羽流喷射事件的纬度分布，恰好对应此前他们的发现。”

不过截至目前，两个团队未有在使用各自独立技术条件下同时观测到木卫二上的羽流喷射。而当前的观测似乎暗示木卫二上的喷射事件是多变的，充满不确定性。它们可能会在某些时间段零星的爆发，随后沉寂。例如，有过一周内斯帕克斯团队先观测到一例喷射事件，但随后罗斯团队未能再观测到。

确认水汽羽流存在将改变未来木卫二探测方式

一旦得到确认，木卫二将是太阳系第二颗表面存在水汽羽流喷射的卫星。早在2005年，NASA的卡西尼号探测器就检测到土卫二表面喷射出的水汽羽流与尘埃。土卫二是土星第六大卫星，直径约为500公里。

科学家有望在2018年利用詹姆斯·韦伯太空望远镜在红外波段确认木卫二上的羽流喷射活动，按计划该望远镜将在2018年升空。同时，NASA正在制定一项前往木卫二的探测任务，它最早将于2022年升空，搭载的科学仪器也将确认这些喷射羽流是否存在，并在多次飞越木卫二上空时近距离研究这些喷射物。

NASA会议前在社交媒体上剧透称，在木卫二上的新发现和外星人无关。

电话会议的与会嘉宾之一，来自美国宇航局华盛顿总部天体物理学部主任保罗·赫兹(Paul Hertz)表示：哈勃望远镜的独特能力使它能够捕捉观测到这些羽流，这也再次展示了哈勃最初设计能力之外强大的观测能力。我们期待未来的任务，比如詹姆斯·韦伯太空望远镜将跟进这一令人激动的发现。

斯帕克斯团队的发现将发表在本月29日的《天体物理学杂志》上。

木卫二百科：

木卫二又称“欧罗巴”(Europa)，是木星四颗伽利略卫星中最小的一颗，直径3122千米，略小于月球(直径3476千米)。木卫二与木星之间平均距离为67万公里，绕木星公转一周仅需三天半的时间。木卫二的轨道非常接近正圆，偏心率仅0.009。跟其他伽利略卫星一样，木卫二也被木星潮汐锁定，因而有一个半球永远朝向木星。由木星和其他卫星不同方向的引力牵引对木卫二产生潮汐加热，使得木卫二表面冰层下形成液态水组成的海洋，并为木卫二内部地质活动提供了条件。

木卫二主体与类地行星相似，主要由硅酸盐岩石构成，并可能存在一个铁-镍核心。它的表面由水覆盖，据推测深度可达上百千米。上层为冻结的光滑冰壳，冰壳下是液态水海洋。1995年到2003年期间，环绕木星科学考查的伽利略号探测器采集到的磁场数据表明，木卫二在木星磁场影响下自身能够产生一个感应磁场，这一发现暗示木卫二内部很可能存在与咸水海洋相似的传导层，冰下咸水海洋的极性离子是该磁场的成因。此外，木卫二表面冰层自转速度要略快于内部，冰下海洋将冰壳与更下层地幔分开，冰壳在木星引力牵扯下被撕裂。对比旅行者号和伽利略号拍摄的照片可测算出，约每1万年木卫二的冰壳会比其内部多自转一周。

另有光谱分析证据表明，木卫二表面裂痕中微显淡红色的物质有可能是冰下渗出的海水挥发后沉积下来的盐，如硫酸镁。硫化氢也是这一现象的一个合理的解释。但由于这两种物质的纯净物是无色或白色，别的一些物质也被用于解释淡红色的成因，比如含有硫磺的混合物等。

据猜想，木卫二冰下海洋中可能有生命存在，其生存环境可能与地球上深海热泉或南极沃斯托克湖(Lake Vostok)相似，其生命形态或与地球上的某些嗜极生物相似，尽管目前还没有任何证据。NASA将在2020年代派出专项任务探测器拜访木卫二。