科学家确认欧罗巴’的水蒸气间歇泉… maybe

新的观察似乎证实了欧罗巴上存在水蒸气间歇泉。这些发现令人着迷,但一些科学家尚未确信。

从冰冷的表面射出的大羽毛。木星隐约可见小而明亮的太阳在背景中。

艺术家对木星上的水蒸气羽流的概念’的大月亮欧罗巴。它’人们以为这个月在其冰冷的外壳下面有液态的水。图片来自NASA / ESA / K。瑞瑟福/ SwRI /赛飞.

木星’s large moon 欧罗巴 是太阳系中最引人入胜的地方之一,这是一个可能支持某种生命的海洋世界。除了地下海洋,它也可能具有土星的另一个特征’s moon 土卫二:类似间歇泉的水蒸气羽流穿过冰冷的表面。到目前为止,欧罗巴间歇泉的证据尚未定论,但本月(2019年11月18日)科学家表示’我们发现了可能是新的确认:他们报告说直接检测到了月球上方的水蒸气’s surface.

同行评审 美国宇航局科学家的发现’s 戈达德太空飞行中心,是 已发表 在日记中 自然天文学 on 十一月 18, 2019.

像土卫二一样,欧罗巴在外层冰壳下方有一片深海。在土卫二上,水从下面的海洋渗透到地表,并以水蒸气的形式通过冰中的裂缝喷入太空。长期以来,人们一直认为欧罗巴可能会发生同样的事情,但证据还没有’到目前为止还很稳定,哈勃太空望远镜(Hubble 空间 Telescope)看到了一些活动迹象(HST)。

根据NASA科学家的说法 卢卡斯·帕加尼尼(Lucas Paganini):

在整个太阳系中都发现了必需的化学元素(碳,氢,氧,氮,磷和硫)和能源,这是生命的三个需求中的两个。但是,第三种液体水很难在地球之外找到。尽管科学家尚未直接检测出液态水,但我们发现了下一个最好的东西:蒸气形式的水。

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月亮的两个图象与破裂的表面的。箭头指向其边缘上的明亮污迹。

哈勃太空望远镜和伽利略太空飞船的合成照片,显示了2014年和2016年在欧罗巴爆发的可疑羽流。图像通过NASA / ESA / W拍摄。星火(STScI)/ USGS天文地质科学中心/联合警察.

月球表面破裂,边缘有长条污迹。

哈勃太空望远镜和伽利略太空船的另一幅合成图像,显示了“finger-like”2016年左下角有羽毛。图片通过 美国宇航局/ ESA / W。 Sparks(STScI)/ USGS天文地质科学中心。

冰冷的月亮覆盖着棕色的裂缝。

欧罗巴’s cracked icy surface as seen by 美国宇航局’s Galileo spacecraft 在 the late 1990s. Yellowish regions on the moon’s surface have now been 已确认 to be irradiated sodium chloride, aka table salt. Image via 美国宇航局 / 联合警察-Caltech / SETI研究所.

那么检测到多少水蒸气呢?

根据帕加尼尼(Paganini)的说法,每秒约5202磅(2360千克),足以在数分钟内填满一个奥林匹克规格的游泳池。

但是,就像早期的观察所表明的那样,水蒸气的爆发似乎很少,这与土卫二上的水蒸气经常爆发是不一样的。帕格尼尼说:

对我而言,这项工作的有趣之处不仅在于首次直接检测出欧罗巴上方的水,还在于在我们的检测方法范围内缺乏水。

水汽的信号明显但微弱,在2016年和2017年的17晚观测中只出现过一次。这表明欧罗巴’的羽毛比土卫二上的散发得多。科学团队在欧罗巴上发现了水分子’领先的半球,一直指向月球绕木星轨道方向的月球侧面。就像地球的月球一样,欧罗巴在重力作用下被锁定在其行星上,因此前半球始终面向轨道方向,而后半球始终面向相反方向。该检测是使用 光谱仪W·M·凯克天文台 在夏威夷的莫纳克亚山上。光谱仪通过它们发射或吸收的红外光来测量行星大气的化学成分。从本文:

先前的调查证明,欧罗巴大气层中存在局部密度增加的现象,从而提出了可能源自水羽的想法。但是,这些测量策略对总吸收或原子发射很敏感,这限制了评估水含量的能力。在这里,我们通过凯克天文台直接搜索2016年2月至2017年5月期间欧洲欧罗巴的水汽。我们在红外波长下进行的全球调查导致17个日期中有16个没有被检测到,其上限低于先前估计得出的水丰度。在某一天(2016年4月26日),我们在欧罗巴领先的半球测量了2095±658吨水蒸气。我们建议,欧罗巴上水蒸气的放气发生的水平低于以前的估计,只有极少的局部事件具有较强的活动性。

欧罗巴的一些初步证据’羽毛来自研究伽利略号航天器发回的数据。木星的扰动’研究人员在2018年表示,提供有关地下海洋线索的磁场也暗示了可能的羽状流。 2013,HST已检测到其中的氢和氧的化学元素 羽状结构 在欧罗巴’极其脆弱的气氛。然后,在2016年,哈勃拍摄了“手指状的投影”欧罗巴在木星前经过时的轮廓。所有这些发现都是令人着迷的,但仍是尝试性的。但是现在,首次检测到水蒸气本身是羽状流的补充证据。如 洛伦兹·罗斯(Lorenz Roth)KTH皇家理工学院的天文学家和物理学家说:

首次在欧罗巴上直接识别出水蒸气是对我们最初对原子种类的检测的关键确认,并且凸显了这个冰冷世界上大羽状流的稀疏性。

但是,帕加尼尼和他的团队需要解决的一个问题是地球上的水’大气层可能会使像凯克这样的地面望远镜在遥远的世界上产生的水汽读数失真。作为补偿,复杂的数学和计算机模型被用来模拟地球大气的状况,从而可以区分欧洲大气中的地球大气水和欧洲大气中的数据。根据 阿维·曼德尔,戈达德的行星科学家:

我们进行了认真的安全检查,以除去地面观测中的可能污染物。但是,最终,我们必须更接近Europa才能了解实际情况。

月亮黑白场面与明亮的水蒸气喷泉的。

土星’s moon 土卫二 was 已确认 to have water vapor plumes by the 卡西尼号 spacecraft. This stunning photo shows then erupting through cracks 在 the ice crust 在 moon’的南极。图片通过 美国宇航局科学.

但是,并非所有研究人员都相信新发现证明了羽流的存在,并强调他们如何表明间歇泉的活动可能比预期的要低。天文学家 菲尔·普莱特 在一个关于 附录 到他于2019年11月19日发表的文章 赛飞 关于新闻:

校正,它’很大:我写这篇文章时,以为基于观察的结论比在NASA新闻稿中报道的结论要可靠得多。但是,在受到几位天文学家的警告并重新审视了一切之后,我发现从喷泉中喷出一缕水的想法并不是“confirmed”就像我最初写的,但更像“maybe.”本身的检测在统计上意义不大,但是是其他16项未显示任何观察结果的一部分。我在考虑单独进行的单个观察,但是当与其他观察一起使用时,统计显着性下降。这意味着该观察结果是真实的–也就是说,绝对可以看到一缕水的光–比我最初说的要低。

因此,在这一点上,可以肯定地说新的观测结果为欧罗巴上的水蒸气间歇喷泉提供了证据,但仍不是100%的结论。这确实 从大量关于地下海洋的证据中走出来,它只解决了实际上有多少水可能进入水面并以蒸气的形式喷入太空。希望美国宇航局’s upcoming 欧罗巴快船 任务–将于2020年代中期推出–最终将能够解决间歇泉是否真实以及间歇性频率如何的问题,如果其他观测结果不可行的话’事先它甚至可以直接采样它们,就像 卡西尼号 在恩克拉多斯做过。

底线:科学家们已经找到了有关欧罗巴上水蒸气间歇泉的新证据,尽管他们实际上是否已经 证明的 现在是一个辩论的问题。

资料来源:在欧罗巴大部分静止环境中的水蒸气测量

通过NASA

保罗·斯科特·安德森