哈勃望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)二表面存在水蒸氣，竟是直接從固體轉(zhuǎn)變來的！

美國宇航局的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)木星的冰冷衛(wèi)星木衛(wèi)二進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)了持續(xù)存在的水蒸氣。但是，神秘的是，只在一個(gè)半球有這種現(xiàn)象。木衛(wèi)二又稱為“歐羅巴”（Europa），木星的天然衛(wèi)星之一。

歐羅巴在其冰冷的表面下有一個(gè)巨大的海洋，它可能提供適合生命生存的條件。這一結(jié)果促進(jìn)了天文學(xué)家對(duì)冰衛(wèi)星大氣結(jié)構(gòu)的理解，并有助于為計(jì)劃中的木衛(wèi)二系統(tǒng)科學(xué)任務(wù)奠定基礎(chǔ)，以探索離太陽5億英里的環(huán)境是否可以支持生命。

以前對(duì)木衛(wèi)二上水蒸氣的觀察，是與通過冰層噴發(fā)的羽流有關(guān)。它們類似于地球上的間歇泉，但高度超過了60英里。它們?cè)谠虑虻拇髿鈱又挟a(chǎn)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(jié)果顯示，在1999年至2015年的哈勃觀測中，類似數(shù)量的水蒸氣分布在木衛(wèi)二的更大區(qū)域。這表明只有在木衛(wèi)二的后半球——即月球沿其軌道的運(yùn)動(dòng)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(duì)稱的原因還不完全清楚。

這一發(fā)現(xiàn)是從對(duì)哈勃檔案圖像和光譜的新分析中得到的，所使用的技術(shù)最近在木星的衛(wèi)星木衛(wèi)三（Ganymede）的大氣中發(fā)現(xiàn)了水蒸氣。

研究人員表示，對(duì)木衛(wèi)三和木衛(wèi)二尾部的水蒸氣進(jìn)行觀察，推進(jìn)了對(duì)冰衛(wèi)星大氣層的理解。然而，在木衛(wèi)二上探測到穩(wěn)定的水豐度，比在木衛(wèi)三上更令人驚訝，因?yàn)槟拘l(wèi)二的表面溫度比木衛(wèi)三低。

木衛(wèi)二比木衛(wèi)三反射更多的陽光，使其表面溫度比木衛(wèi)三低60華氏度。木衛(wèi)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(jié)果表明，水冰正在升華——也就是說，在木衛(wèi)二的表面直接從固體轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵猓鴽]有液體階段，就像在木衛(wèi)三上一樣。

研究人員深入研究了哈勃的檔案數(shù)據(jù)集，選擇了1999年、2012年、2014年和2015年對(duì)木衛(wèi)二的紫外線觀測，當(dāng)時(shí)該衛(wèi)星處于不同的軌道位置。這些觀測都是用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡成像光譜儀（STIS）拍攝的。STIS的紫外線觀測能夠確定木衛(wèi)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(fā)射強(qiáng)度，能夠推斷出水蒸氣的存在。 

這一探測為未來探測器對(duì)木衛(wèi)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(wèi)星探測器（JUICE）任務(wù)。了解木星及其衛(wèi)星的形成和演變，也有助于天文學(xué)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(fā)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(biāo)簽： 哈勃望遠(yuǎn)鏡 發(fā)現(xiàn) 木衛(wèi)二 表面