研究揭示了一個新的解釋，即木星的衛星木衛二的冰殼是如何以不同於其內部的速度旋轉的。美國宇航局的歐羅巴快船探測器將進行仔細觀察。美國宇航局的科學家們有強有力的證據表明，木星的衛星木衛二在其冰冷的外殼下有一個內部海洋–一個巨大的鹹水體在這顆主要衛星的岩石內部旋轉著。新的計算機建模表明，這些水實際上可能正在推動冰殼前進，可能隨著時間的推移加快和減慢月球冰殼的旋轉。

科學家們已經知道，木衛二的外殼可能是自由漂浮的，其旋轉速度與下面的海洋和岩石內部的旋轉速度不同。新的模型首次表明，木衛二的洋流可能有助於其冰殼的旋轉。

這項研究的一個關鍵因素涉及計算阻力–月球的海洋對其上方的冰層施加的水平力。這項研究暗示了海洋流的力量及其對冰層的阻力甚至可以解釋在木衛二表面看到的一些地質情況。裂縫和山脊可能是由於冰殼在洋流的推動和拉扯下，隨著時間的推移慢慢拉伸和塌陷而產生的。

美國宇航局的木衛二快船將以橢圓路徑圍繞木星飛行，每次飛越時都會靠近木星的衛星木衛二，以收集數據。資料來源：NASA/JPL-Caltech

牛津大學的研究人員、發表在《JGR：行星》上的研究報告的主要作者哈米甚-海（Hamish Hay）說：”在此之前，人們通過實驗室實驗和建模知道，木衛二海洋的加熱和冷卻可能驅動水流。海伊在南加州美國宇航局噴氣推進實驗室擔任博士後研究助理時進行了這項研究。現在我們的結果突出了海洋和冰殼旋轉之間的耦合，這是以前從未考慮過的。”

利用美國宇航局即將進行的木衛二Clipper任務收集的測量數據，甚至有可能精確地確定冰殼的旋轉速度。當科學家們將木衛二Clipper收集的圖像與美國宇航局伽利略和旅行者任務過去拍攝的圖像進行比較時，他們將能夠檢查冰面特徵的位置，並有可能確定月球冰殼的位置是否隨時間而改變。

幾十年來，行星科學家一直在爭論木衛二的冰殼是否可能比內部深處的旋轉速度更快。但是，科學家們沒有把它與海洋的運動聯繫起來，而是把注意力集中在一個外部力量上： 木星。他們推測，當這個氣體巨頭的引力拉動木衛二時，它也會拉動月球的外殼，使其旋轉得稍快。

“對我來說，這完全出乎我的意料，在海洋循環中發生的事情足以影響到冰殼。這是一個巨大的驚喜，”共同作者和噴氣推進實驗室的木衛二快船項目科學家羅伯特-帕帕拉多說。”我們在木衛二表面看到的裂縫和山脊可能與下面的海洋環流有關–地質學家通常不會想到，’也許是海洋在影響這些’。

木衛二Clipper現在處於噴氣推進實驗室的組裝、測試和發射操作階段，將於2024年發射。該航天器將於2030年開始圍繞木星運行，並將在飛經月球約50次時使用其精密儀器收集科學數據。這項任務的目的是確定擁有深層內部海洋的木衛二是否有可能適合生命的條件。

該論文的作者使用為研究地球海洋而開發的技術，依靠美國國家航空航天局的超級計算機來製作木衛二海洋的大規模模型。他們探索了水如何循環的複雜性，以及加熱和冷卻如何影響這種運動。

科學家們認為，木衛二的內部海洋是從下面加熱的，由於放射性衰變和月球岩石核心內的潮汐加熱。就像爐子上的鍋裡的水加熱一樣，木衛二的溫水上升到海洋的頂部。

在模擬中，環流最初是垂直移動的，但月球的整體旋轉使流水轉向更水平的方向–東西向和西東向的水流。研究人員通過在模擬中加入阻力，能夠確定，如果水流足夠快，就會對上面的冰層產生足夠的阻力，以加快或減慢外殼的旋轉速度。內部加熱的數量–因此，海洋中的循環模式–可能會隨著時間的推移而改變，可能會加快或減慢上面的冰殼的旋轉。

Hay說：”這項工作對於理解其他海洋世界的旋轉速度可能隨著時間的推移而改變是很重要的。而現在我們知道了內部海洋與這些天體表面的潛在耦合，我們可能會對它們的地質歷史以及木衛二的地質歷史有更多了解。”