哈勃望遠鏡發現木衛二表面存在水蒸氣，竟是直接從固體轉變來的！

美國宇航局的哈勃太空望遠鏡對木星的冰冷衛星木衛二進行觀測，發現了持續存在的水蒸氣。但是，神秘的是，只在一個半球有這種現象。木衛二又稱為“歐羅巴”（Europa），木星的天然衛星之一。

歐羅巴在其冰冷的表面下有一個巨大的海洋，它可能提供適合生命生存的條件。這一結果促進了天文學家對冰衛星大氣結構的理解，并有助于為計劃中的木衛二系統科學任務奠定基礎，以探索離太陽5億英里的環境是否可以支持生命。

以前對木衛二上水蒸氣的觀察，是與通過冰層噴發的羽流有關。它們類似于地球上的間歇泉，但高度超過了60英里。它們在月球的大氣層中產生短暫的水蒸氣，而月球大氣層的表面壓力只有地球的十億分之一。

然而，新的結果顯示，在1999年至2015年的哈勃觀測中，類似數量的水蒸氣分布在木衛二的更大區域。這表明只有在木衛二的后半球——即月球沿其軌道的運動方向始終相反的那部分，長期存在著水蒸氣大氣。目前，造成這種前半球和后半球不對稱的原因還不完全清楚。

這一發現是從對哈勃檔案圖像和光譜的新分析中得到的，所使用的技術最近在木星的衛星木衛三（Ganymede）的大氣中發現了水蒸氣。

研究人員表示，對木衛三和木衛二尾部的水蒸氣進行觀察，推進了對冰衛星大氣層的理解。然而，在木衛二上探測到穩定的水豐度，比在木衛三上更令人驚訝，因為木衛二的表面溫度比木衛三低。

木衛二比木衛三反射更多的陽光，使其表面溫度比木衛三低60華氏度。木衛二的白天最高溫度為零下260華氏度，非常寒冷。然而，即使在較低的溫度下，新的觀察結果表明，水冰正在升華——也就是說，在木衛二的表面直接從固體轉變為蒸氣，而沒有液體階段，就像在木衛三上一樣。

研究人員深入研究了哈勃的檔案數據集，選擇了1999年、2012年、2014年和2015年對木衛二的紫外線觀測，當時該衛星處于不同的軌道位置。這些觀測都是用哈勃太空望遠鏡成像光譜儀（STIS）拍攝的。STIS的紫外線觀測能夠確定木衛二大氣中氧氣的豐度——水的成分之一，并且通過解釋不同波長的發射強度，能夠推斷出水蒸氣的存在。 

這一探測為未來探測器對木衛二的深入研究鋪平了道路，包括美國宇航局的歐羅巴快船和歐洲航天局（ESA）的木星冰冷衛星探測器（JUICE）任務。了解木星及其衛星的形成和演變，也有助于天文學家深入了解其他恒星周圍的木星類行星。

題為A Stable H2O Atmosphere on Europa’s Trailing Hemisphere From HST Images的研究論文發表在《地球物理研究通訊》雜志上。

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論文原文：

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021GL094289

標簽： 哈勃望遠鏡 發現 木衛二 表面