太阳系中的夜明珠：会发光的木卫二_风闻

　　翻译：汪荣鑫

　　校对：牧夫天文校对组

　　编排：陈宏宇

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　　原文链接：https://www.sciencenews.org/article/jupiter-moon-light-europa-glow-dark-ice

　　木卫二欧罗巴（Europa）的暗面可能并不那么阴暗。实验室结果表明，木星周围强烈的磁场辐射可能使木卫二冰冷的表面发光。未来的探测器，例如图中的欧罗巴快船号可能会探测到这种光。

　　冰冷的木卫二欧罗巴可以给“月光”这个词一个全新的含义（译者注：Moon在英文中既可以指月球，也可以泛指卫星）。新的实验表明，这颗卫星的背阳面可能在黑暗中发光。

​Credit: JPL-CALTECH/NASA

　　人们通常认为，木卫二的表面主要是含有各种盐类的水冰，不断地受到来自木星强大磁场的高能电子的轰击。当研究人员在实验室模拟这种相互作用时，通过向含盐的冰样本发射电子，冰就会发光。研究人员在11月9日的《自然天文学》杂志在线版上报道说，这种辉光的亮度取决于冰中的盐类。

　　如果木卫二上同样的相互作用产生了这种前所未见的月光，那么未来的任务，比如 NASA 计划中的欧罗巴快船探测器，可能会使用这种辉光绘制木卫二表面的成分图。反过来，这也可以帮助我们深入了解潜伏在木卫二冰壳下的海洋盐度。

　　位于亚利桑那州洛厄尔天文台的行星科学家Jennifer Hanley说：“这（项研究）能揭示液态水的温度——冰点，能揭示冰壳的厚度，还能揭示液态水的宜居性。”木卫二表层下的海洋被认为是太阳系中寻找外星生命最有希望的地方之一。

　　来自NASA喷气推进实验室的冰块研究者Murthy

Gudipati说，木卫二冰层发光是“意外的发现”。Gudipati和他的同事最初着手研究电子轰击如何改变木卫二表面冰的化学成分。但是在他们最初实验的视频片段中，研究小组注意到冰样本被电子轰击时发出了意想不到的光芒。

　　这引起了研究人员的兴趣，他们将电子束对准了纯水冰样本，以及混合了不同盐分的水冰样本。每个冰核都被冷却到木卫二的表面温度(大约-173摄氏度) ，并且使用了与木卫二相同能量的电子。在超过20秒的照射下，一个光谱仪测量了冰发出的光的波长或光谱。

　　这些冰样本都发出了白色的光，因为它们发出的光有许多不同的波长。但是每个冰样本的亮度取决于它的成分。含有氯化钠（食盐）或者碳酸钠的冰，看起来比纯水冰要暗一些。另一方面，含硫酸镁的冰则更加明亮。

　　在实验室中，用电子轰击水冰样本，所有样本都会发出许多不同波长的光子。但是盐的种类决定了不同波长光子的数量，从而影响了它发光的亮度。含有氯化钠的冰比纯水冰要暗一些，而含有硫酸镁的冰要亮一些。

　　Credit: M.S. GUDIPATI, B.L. HENDERSON, F.B. BATEMAN/NAT. ASTRONOMY 2020

　　Gudipati说：“我粗略计算了一下，如果我们站在木卫二的阴暗面观察，它大约应该就和我们月下徜徉的沙滩一样明亮。”

　　根据欧罗巴快船任务中相机的规格，Gudipati和他的同事们估计，在飞越木卫二黑暗的一面时，探测器可以看到木卫二的冰发光。木卫二的昏暗区域可能就是含钠的区域，而明亮区域可能富含镁。

　　但是Hanley提醒道，在实验室中看到冰发光并不一定意味着在木卫二上也会发生同样的情况。木卫二已经被高能电子连续轰击了远超过20秒。“木卫二长期被高能电子轰击，并不只那短短的20秒，这些盐是否应在某个时刻已被分解，从而辉光也应消失？”她对此感到不解。

　　与此同时，其他行星科学家并不确信木卫二的表面含有大量的盐。这些研究人员，包括科罗拉多州莱克伍德行星科学研究所的 Roger Clark，认为木卫二表面盐的迹象实际上是由硫酸等酸形成的。Clark说，木卫二的表面可能同时被盐和酸所覆盖。“（研究人员）下一步需要做的是辐照酸……看看他们能否区分含盐水冰和含酸水冰之间的区别。”

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