近期，地球上的望遠鏡對木星最大的兩顆衛星所拍攝的最詳細的圖像揭示了構成其冰凍表面的化學雞尾酒。來自萊斯特大學物理和天文學學院的行星科學家公佈了歐羅巴（木衛二）和甘尼米德（木衛三）的新圖像。

作為有史以來從地面觀測站獲得的木星衛星的一些最清晰的圖像，它們揭示了對塑造這些巨大衛星的化學成分的過程的新見解–包括地質特徵如橫跨歐羅巴表面的長裂縫狀線。

甘尼米德和歐羅巴是圍繞木星運行的四顆最大衛星中的兩顆，這四顆衛星被稱為伽利略衛星。雖然歐羅巴的大小跟我們自己的月球相當相似，但甘尼米德是整個太陽系中最大的衛星。

由博士生Oliver King領導的萊斯特小組通過利用歐洲南方天文台在智利的甚大望遠鏡(VLT)來觀察和繪製這兩個世界的表面。

新觀測記錄了歐羅巴和甘尼米德表面在不同紅外波長下反射的陽光量並產生了反射光譜。通過開發一個計算機模型來分析這些反射光譜，研究人員將每個觀察到的光譜跟在實驗室中測量的不同物質的光譜進行比較。

發表在《Planetary Science Journal》上的歐羅巴的圖像和光譜顯示，歐羅巴的地殼主要由冰凍的水冰組成，表面有非冰物質污染。

萊斯特大學物理和天文學學院的Oliver King說道：“我們繪製了表面不同物質的分佈圖，其中包括硫酸霜，它主要存在於歐羅巴受到木星周圍氣體轟擊最嚴重的一面。建模發現，表面可能存在各種不同的鹽類，但建議僅靠紅外光譜學一般無法確定哪些具體的鹽類存在。”

發表在《JGR: Planets》上的對甘尼米德的觀測結果顯示，其表面主要由兩類地形組成：有大量水冰的年輕區域及主要由深灰色物質組成的古老區域，其成分不明。

冰區（圖片中的藍色）包括甘尼米德的極冠和隕石坑–在那裡，撞擊事件暴露了甘尼米德地殼的新鮮潔淨冰。研究小組繪製了甘尼米德上的冰粒在整個表面的大小變化及各種不同鹽類的可能分佈，其中一些可能來自於甘尼米德本身。

超大型望遠鏡位於智利北部的高海拔地區，鏡面寬度超8米，是世界上最強大的望遠鏡設施之一。

Oliver King說道：“這使我們能對歐羅巴和甘尼米德進行詳細的測繪並觀察它們表面小於150公里的特徵–所有這些都是在距離地球6億多公里的地方。如此精細的測繪，以前只有通過將航天器一直送到木星來近距離觀察這些衛星才能實現。”

監督VLT研究的Leigh Fletcher教授是ESA木星冰冷衛星探測器(JUICE)和NASA木衛二任務的科學小組成員，該任務將在2030年代初近距離探索甘尼米德和歐羅巴。JUICE計劃於2023年發射，萊斯特大學的科學家在其擬議的木星大氣層、磁層和衛星研究中發揮了關鍵作用。

Fletcher教授說道：“這些地面觀測為我們未來對木星衛星的探索吊足了胃口。行星任務在嚴格的操作限制下運行，我們根本無法覆蓋我們想覆蓋的所有地形，所以必須做出困難的決定，即衛星表面的哪些區域值得最密切的檢查。像VLT及最終其巨大的繼任者ELT（極大型望遠鏡）所提供的150公里規模的觀測有助於為航天器的觀測提供一個全球背景。”