美国国家航空航天局的朱诺号宇宙飞船提供了有关木卫二大气中带电粒子的重要数据，揭示了木卫二支持生命的潜力。这项研究包括对氧气和氢气的现场测量，它使人们对木卫二的环境条件及其地下海洋的宜居性有了新的认识。
SwRI 科学家首次利用木星极光分布实验（JADE）仪器明确探测到木星最大卫星之一木卫二大气中的氧气和氢气。美国国家航空航天局的朱诺号宇宙飞船在2022年飞越木卫二时，利用其SwRI开发的仪器进行了测量。图片来源：NASA/JPL-Caltech
美国国家航空航天局（NASA）的"朱诺"号宇宙飞船直接测量了木星最大卫星之一"木卫二"大气中带电的氧和氢分子。根据一项由 SwRI 科学家共同撰写、普林斯顿大学领导的新研究，这些观测结果为木卫二地下海洋的潜在含氧量提供了关键制约因素。
"这些发现对木卫二星的潜在宜居性有直接影响，"朱诺号首席研究员、该研究的合著者之一、瑞典科学研究院的斯科特-博尔顿（Scott Bolton）博士说。"这项研究首次对木卫二大气中的水成分进行了直接的现场测量，为我们提供了一个可以支持木卫二宜居性的狭窄范围。"
2022 年，朱诺号完成了对木卫二的飞越，最接近月球的距离为 352 公里。朱诺号上搭载的由 SwRI 研发的"木卫二极光分布实验"（JADE）仪器检测到大量带电分子氧和氢从大气层中流失。
SwRI 工作人员科学家兼共同作者罗伯特-埃伯特博士说："我们首次能够通过原位测量明确探测到氢和氧，并进一步证实木卫二的大气层主要由氢分子和氧分子组成。"
这幅插图显示了来自木星的带电粒子撞击木卫二表面，将冰冻的水分子分裂成氧分子和氢分子。科学家认为，这些新生成的氧气体中的一部分可能会迁移到月球的地表下海洋中，如插图所示。图片来源：NASA/JPL-Caltech/SWRI/PU
这些分子的来源被认为是木卫二表面的水冰。木星肆虐的辐射破坏了H2O的分子键，留下了氧和氢。较重的氧分子更多地被限制在地表或近地表的大气层中，而较轻的氢主要逃逸到大气层内外。冰中产生的氧气要么从大气中流失，要么被封存在地表。保留在木卫二冰层中的氧气可能会进入其地下海洋，成为新陈代谢能量的可能来源。
"木卫二的冰壳可以吸收辐射，保护下面的海洋。这种吸收也会在冰内产生氧气，因此在某种程度上，冰壳就像是木卫二的肺，为海洋提供了潜在的氧气来源，"该研究的第一作者、普林斯顿大学研究学者贾米-萨雷博士说。"我们将木卫二目前的氧气总产量限制在每秒12千克左右。在'朱诺'号之前，之前的估计值从每秒几公斤到每秒超过1000公斤不等。这些发现明确无误地证明，木卫二表面在持续不断地产生氧气，只是比我们预期的要低很多。"
"我们设计JADE的目的是测量产生木星极光的带电粒子。飞越木卫二不是朱诺号主要任务的一部分。JADE是为在高辐射环境中工作而设计的，但不一定是木卫二的环境，因为木卫二经常受到高水平辐射的轰击。尽管如此，该仪器还是表现出色"。
SwRI 科学家首次利用木星极光分布实验（JADE）仪器明确探测到木星最大卫星之一木卫二大气中的氧气和氢气。美国国家航空航天局的朱诺号宇宙飞船在2022年飞越木卫二时使用了该研究所开发的仪器进行了测量。图片来源：NASA/JPL/亚利桑那大学
新的测量结果有助于加深对木卫二及其环境的了解，为建立更新、更精确的模型打开了大门。例如，这项研究对木卫二表面产生的氧气量进行了新的估算，可以为今后有关其地下海洋和潜在宜居性的研究提供信息。由于这些观测首次对木卫二附近的带电粒子成分进行了测量，它们为了解卫星与其环境之间复杂的相互作用提供了一个重要的新窗口。
"木卫二是一个迷人的天体，因为科学家确信其内部存在液态海洋，"埃伯特说。"水对于生命的存在非常重要，可以在具有不同特征的天体中或天体上发现水。木卫二是在太阳系内寻找水的好地方。"
编译自:ScitechDaily