美國國家航空暨太空總署的朱諾號太空船提供了有關木衛二大氣中帶電粒子的重要數據，揭示了木衛二支持生命的潛力。這項研究包括對氧氣和氫氣的現場測量，它使人們對木衛二的環境條件及其地下海洋的宜居性有了新的認識。

SwRI 科學家首次利用木星極光分佈實驗（JADE）儀器明確探測到木星最大衛星之一木衛二大氣中的氧氣和氫氣。美國國家航空暨太空總署的朱諾號太空船在2022年飛越木衛二時，利用其SwRI開發的儀器進行了測量。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

美國國家航空暨太空總署（NASA）的”朱諾”號太空船直接測量了木星最大衛星之一”木衛二”大氣中帶電的氧和氫分子。根據一項由SwRI 科學家共同撰寫、普林斯頓大學領導的新研究，這些觀測結果為木衛二地下海洋的潛在含氧量提供了關鍵限制因素。

「這些發現對木衛二星的潛在宜居性有直接影響，」朱諾號首席研究員、該研究的合著者之一、瑞典科學研究院的斯科特-博爾頓（Scott Bolton）博士說。 “這項研究首次對木衛二大氣中的水成分進行了直接的現場測量，為我們提供了一個可以支持木衛二宜居性的狹窄範圍。”

2022 年，朱諾號完成了對木衛二的飛越，最接近月球的距離為352 公里。朱諾號上搭載的由SwRI 研發的”木衛二極光分佈實驗”（JADE）儀器檢測到大量帶電分子氧和氫從大氣層中流失。

SwRI 工作人員科學家兼共同作者羅伯特-埃伯特博士說：”我們首次能夠通過原位測量明確探測到氫和氧，並進一步證實木衛二的大氣層主要由氫分子和氧分子組成。”

這張插圖顯示了來自木星的帶電粒子撞擊木衛二表面，將冰凍的水分子分裂成氧分子和氫分子。科學家認為，這些新生成的氧氣體中的一部分可能會遷移到月球的地表下海洋中，如插圖所示。圖片來源：NASA/JPL-Caltech/SWRI/PU

這些分子的來源被認為是木衛二表面的水冰。木星肆虐的輻射破壞了H2O的分子鍵，留下了氧和氫。較重的氧分子更受限制在地表或近地表的大氣層中，而較輕的氫主要逃逸到大氣層內外。冰中產生的氧氣要麼從大氣中流失，要麼被封存在地表。保留在木衛二冰層的氧氣可能會進入其地下海洋，成為新陳代謝能量的可能來源。

“木衛二的冰殼可以吸收輻射，保護下面的海洋。這種吸收也會在冰內產生氧氣，因此在某種程度上，冰殼就像是木衛二的肺，為海洋提供了潛在的氧氣來源，”該研究的第一作者、普林斯頓大學研究學者賈米-薩雷博士說。 “我們將木衛二目前的氧氣總產量限制在每秒12公斤左右。在’朱諾’號之前，先前的估計值從每秒幾公斤到每秒超過1000公斤不等。這些發現明確無誤地證明，木衛二表面在持續不斷地產生氧氣，只是比我們預期的要低很多。”

「我們設計JADE的目的是測量產生木星極光的帶電粒子。飛越木衛二不是朱諾號主要任務的一部分。JADE是為在高輻射環境中工作而設計的，但不一定是木衛二的環境，因為木衛二經常受到高水平輻射的轟擊。儘管如此，該儀器還是表現出色”。

SwRI 科學家首次利用木星極光分佈實驗（JADE）儀器明確探測到木星最大衛星之一木衛二大氣中的氧氣和氫氣。美國國家航空暨太空總署的朱諾號太空船在2022年飛越木衛二時使用了該研究所開發的儀器進行了測量。圖片來源：NASA/JPL/亞利桑那大學

新的測量結果有助於加深對木衛二及其環境的了解，為建立更新、更精確的模型打開了大門。例如，這項研究對木衛二表面產生的氧氣量進行了新的估算，可以為今後有關其地下海洋和潛在宜居性的研究提供資訊。由於這些觀測首次對木衛二附近的帶電粒子成分進行了測量，它們為了解衛星與其環境之間複雜的相互作用提供了一個重要的新視窗。

“木衛二是一個迷人的天體，因為科學家確信其內部存在液態海洋，”埃伯特說。 “水對於生命的存在非常重要，可以在具有不同特徵的天體中或天體上發現水。木衛二是在太陽系內尋找水的好地方。”

編譯自: ScitechDaily