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欧罗巴发光:辐射在木星的月球上产生了明亮的数字

欧罗巴发光:辐射在木星的月球上产生了明亮的数字



来源:PHYS

 

 NASA

木星的月亮欧罗巴的插图说明了冰冷的表面如何在其夜侧发光,该侧面背向太阳。辉光的变化和辉光本身的颜色可以揭示有关欧罗巴表面冰成分的信息。



木星的月亮欧罗巴的插图说明了冰冷的表面如何在其夜侧发光.png

图片来源:NASA / JPL-Caltech


 

当冰冷的,充满海洋的月亮欧罗巴绕木星运行时,它可以承受无情的辐射冲击。木星使欧罗巴的表面昼夜不停地与电子和其他粒子接触,使其浸透高能辐射。但是,当这些粒子撞击月球表面时,它们可能也在做一些超乎寻常的事情:使欧罗巴在黑暗中发光。

美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室的科学家进行的新研究首次详细介绍了辉光的外观,以及它可能揭示出欧罗巴表面冰的成分。不同的咸味化合物对辐射的反应不同,并发出自己独特的微光。用裸眼看,这种辉光有时看起来是绿色的,有时看起来是蓝色或白色的,并且亮度不同,这取决于它是什么材料。

科学家使用光谱仪将光分成波长,并将不同的“特征”或光谱连接到冰的不同成分上。在像欧罗巴这样的月球上使用分光计进行的大多数观测都是在月球白天通过反射的阳光进行的,但是这些新结果阐明了欧罗巴在黑暗中的外观。

JPL的主要作者Murthy Gudipati说:“我们能够预测到夜间的冰面发光可以提供有关欧罗巴表面成分的更多信息。这种成分的变化方式可以为我们提供有关欧罗巴是否具有适合生活条件的线索。”自然天文学中的9 。

这是因为欧罗巴拥有巨大的全球内部海洋,该海洋可能会通过月球厚厚的冰壳渗透到地表。通过分析表面,科学家可以了解更多有关下面的内容的信息。


闪耀光芒

科学家从先前的观察中推断出,欧罗巴的表面可能是由冰和地球上众所周知的盐(例如硫酸镁(泻盐)和氯化钠(食盐))的混合物制成的。这项新的研究表明,在类似欧罗巴的条件下,将这些盐掺入水冰中,并用辐射对其进行爆炸会产生辉光。

这么多不足为奇。容易想象照射的表面会发光。科学家们知道,这种光辉是由高能电子穿透表面,使下方的分子通电而引起的。当这些分子放松时,它们将能量释放为可见光。

联合撰写这项研究的JPL的Bryana Henderson说:“但是我们从来没有想到我们会看到最终看到的东西。” “当我们尝试使用新的冰块时,它的外观看起来有所不同。我们都盯着它看了一会儿,然后说:'这是新的,对吗?这肯定是另外一种光泽吗?' 因此,我们将光谱仪对准了它,每种类型的冰都有不同的光谱。”

为了研究欧罗巴表面的实验室模型,JPL团队为欧罗巴的高能电子和辐射环境测试(ICE-HEART)建造了一种称为“冰室”的独特仪器。他们将ICE-HEART带到位于马里兰州盖瑟斯堡的高能电子束工厂,并着手进行一项完全不同的研究:观察欧罗巴冰块下的有机物质对辐射冲击的反应。

他们没想到会看到辉光本身与不同的冰成分有关的变化。正如作者所称,它是偶然性。

该论文的合著者弗雷德·贝特曼说:“看到氯化钠盐水发出低得多的辉光是改变研究过程的'啊哈'时刻。” 他帮助进行了实验,并向马里兰州国家标准与技术研究院的医疗工业辐射设施的冰样品发射了辐射束。

在黑暗的天空中可见的月亮似乎并不寻常。我们看到自己的月亮,因为它反射了阳光。科学家们说,但是欧罗巴的光芒是由完全不同的机制引起的。想象一下,即使月亮夜夜,朝着太阳连续发光的月亮也是如此。

古迪帕蒂说:“如果欧罗巴不在这种辐射之下,它将看起来像我们的月亮对我们来说是黑暗的。” “但是因为它受到木星辐射的轰炸,所以它在黑暗中发光。”

NASA即将进行的旗舰飞行任务Europa Clipper定于2020年代中期发射,它将在绕木星轨道运行时以多次飞越观察月球表面。任务科学家正在审查作者的发现,以评估航天器的科学仪器是否可以检测到辉光。航天器收集的信息可能会与新研究中的测量结果相匹配,以识别月球表面上的咸成分或缩小其可能的范围。

古迪帕蒂说:“在实验室中,您通常不会说,'到了那里,我们可能会发现它。' “通常情况正好相反-您去那里找到一些东西并尝试在实验室中进行解释。但是我们的预测可以追溯到简单的观察,这就是科学的意义。”

欧罗巴快船(Europa Clipper)等任务有助于天体生物学领域的发展,这是对跨界变量和条件的跨学科研究,可以据我们所知生活。虽然欧罗巴快船不是探测生命的任务,但它将对欧罗巴进行详细侦察,并调查冰冷的月球及其地下海洋是否具有维持生命的能力。了解欧罗巴的可居住性将有助于科学家更好地了解地球上的生命如何发展以及在地球之外寻找生命的潜力。


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