JWST详细观察木星的卫星木卫三

来源：极目新闻

这张木卫三的图像显示了月球的两种主要地形类型。黑暗的陨石坑区域，以及带有凹槽地形的明亮、冰冷的区域。黑暗区域是Perrine（上）和Nicholson（下）区域;突出的陨石坑是Tros（右上）和Cisti（左下）。图片来源：美国国家海洋和大气管理局，公共领域自然并不符合我们对整齐包含类别的想法。自然界中的许多事物模糊了我们试图在它们周围划出的界限。木星的卫星木卫三就是如此，木卫三是太阳系中最大的卫星#玩转AI摘要#JWST仔细观察了木卫三，这颗卫星有点像一颗行星，以更好地了解它的表面。木卫三基本上是一颗行星，只是它不绕太阳运行。如果它真的绕着太阳而不是木星运行，那么它与行星就没有区别了。它具有差异化的内部结构，具有产生磁场的熔融核心。它有一个很像地球的硅地幔，有一个复杂的冰壳，下面淹没着深海。它有一种气氛，尽管它很薄。它也比水星大，几乎和火星一样大。根据一项新研究的作者的说法，它是水世界的原型。但是，即使对这颗巨大的月亮有了所有这些了解，还有一些细节有待揭晓。对于其复杂的表面尤其如此。“根据之前的观察，关于木卫三目前表面成分的性质，起源和过程仍然存在几个悬而未决的问题，”一篇新论文的作者写道。JWST具有观察能力，可以发现其中一些问题的答案。它发现了什么？来自美国、欧洲和日本的一组研究人员使用JWST的NIRSpec和MIRI仪器检查了木卫三的表面。他们的研究结果发表在一篇题为“JWST/NIRSpec和MIRI观测中木卫三表面的成分和热特性”的论文中。它将发表在《天文学和天体物理学》杂志上，主要作者是来自巴黎天文台的法国行星科学家D.它目前被发布到arXiv预印本服务器。木卫三的表面以两种类型的地形为主：明亮、带有凹槽的冰冻地形和较暗的区域。明亮区域覆盖了大约三分之二的表面，黑暗区域覆盖了其余部分。这两种类型都很古老，但较暗的区域更古老，而且坑坑洼洼。这两种类型是混合在一起的，较浅的地形在较暗的地形上切割出大片。伽利略号和朱诺号任务检查了木卫三的表面化学，地面望远镜也是如此。但仍有悬而未决的问题。“根据之前的观察，关于木卫三目前表面成分的性质、起源和过程仍然存在几个悬而未决的问题，”作者写道。有一氧化碳充足2在木卫三上，但它似乎被困在其他分子中。这种安排引起了科学家的注意。映射CO2将有助于解释这些其他分子是什么以及情况如何发展。木卫三上有水冰，但它似乎是无定形的冰。JWST绘制了冰的分布和特性。在木卫三上还有一个新检测到的5.9μm吸收带，JWST可以帮助确定其起源。

该研究的这张图显示了七个纬度以及木卫三的前半球（L）和后半球（R）的5.9μm吸收带。图片来源：Bockelee-Morvan等人，2023年木卫三的温度范围意味着纯CO2预计月球表面不会有冰。JWST观测表明，一些CO2被困在水冰中，尽管质量只有1%左右。其余的被困在不同的矿物质和盐中。当谈到水冰时，JWST发现在极地地区直接暴露的水冰更多。这些区域是来自木星的高能离子照射木卫三表面的地方。作者写道，可以用“......微流星体园艺、开挖冰层和离子辐照相结合。随后，水蒸气在非冰材料上重新吸积，形成更纯净的水冰，JWST很容易检测到。观测表明，5.9μm处的吸收带在木卫三上很普遍，但具有局部变化。研究人员认识到这是来自碳质球粒陨石或彗星提供的不溶性有机物质的可能性，但最终排除了这种解释。“硫酸水合物H2所以4+H2O似乎是解释5.9μm波段的良好候选者，“作者写道。这些是详细的结果，告诉科学家很多，但我们其他人却没有那么多。但其他发现更容易掌握。例如，木卫三的两极与前缘和后缘之间的一些整体差异。“极地地区的光谱特性对于前缘和尾部非常不同，”他们写道。“这些差异的根源仍有待调查。其中一些是因为木星对其卫星的强大影响。木星和木卫三之间的关系有点像太阳和地球之间的关系。太阳的太阳风撞击地球磁层的方式与木星的等离子体撞击木卫三的尾侧相同。不仅如此，木卫三的磁场与木星的磁场相互作用，有助于创造木星极光。木卫三和木星的关系很复杂，其中一些关系延伸到木卫三的表面化学，木星的等离子体撞击月球的两极并照射冰层。虽然这项研究加深了我们对这一点和其他方面的理解，但它并没有给我们带来我们渴望的那种灌篮高手的答案。但这是科学;这并不全是荣耀和头条新闻。木卫三是一颗迷人的卫星，几乎是一颗行星。我们知道它可能是由木星亚星云中剩余的物质形成的，但那是数十亿年前的事了。从那以后发生了很多事情，这导致了我们现在看到的引人注目的世界，一个温暖的、可能支持生命的海洋比地球上所有海洋的总和还要大。这些JWST的观测结果是迄今为止最详细的，但根据作者的说法，我们还没有完全有能力解释它们。当我们这样做时，可能会有更多的惊喜。“从观测的角度来看，这项JWST调查表明，旨在研究木卫三表面特性的昼夜变化的观测可能会揭示意想不到的过程，”作者写道。通常情况下，这些结果将告知和塑造我们下一次尝试了解这个迷人的世界。“总而言之，这项研究获得的结果肯定将有助于优化ESA/JUICE任务上的卫星和木星成像光谱仪（MAJIS）的观测策略，该任务将进一步探索木卫三。但我们必须等待。欧空局的JUICE任务于去年春天发射升空，将于2031年夏季到达木星。准备好迎接这个类似行星的卫星带来的更多惊喜。