JWST详细观察了木星的卫星木卫三

December2017

这幅木卫三的图像显示了该卫星的两种主要地形。黑暗的坑坑洼洼的区域，和明亮的有凹槽地形的冰区。黑色区域是Perrine(上)和Nicholson(下)地区；突出的环形山是Tros(右上)和Cisti(左下)。鸣谢:国家海洋和大气管理局，公共领域

（）据今日宇宙（埃文·高夫）：自然不符合我们对整齐包含的类别的想法。自然界中的许多东西模糊了我们试图在它们周围画的线。木星的卫星木卫三就是如此，它是太阳系中最大的卫星

JWST号近距离观察了木卫三，这颗有点像行星的卫星，以便更好地了解它的表面。

木卫三基本上是一颗行星，除了它不围绕太阳运行。如果它确实围绕太阳而不是木星运行，它将和行星无法区分。它有一个与众不同的内部结构，熔化的核心产生磁场。它有一个类似地球的硅地幔，有一个复杂的冰壳，下面有一个深海。它有大气层，虽然很薄。它也比水星大，几乎和火星一样大。根据一项新研究的作者，这是一个水世界的原型。

但是，即使有了关于这颗巨大卫星的所有知识，仍有一些细节有待揭示。尤其是它复杂的表面。一篇新论文的作者写道:“根据以前的观察，关于木卫三当前表面组成的性质、起源和过程，仍有几个未决问题。”JWST有观测能力来揭开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用JWST的NIRSpec和MIRI仪器检查了木卫三的表面。他们的结果发表在一篇名为“来自JWST/NIRSpec和MIRI观测的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. Bockelee-Morvan。它目前发布在arXiv预印本服务器上。

木卫三的表面由两种类型的地形主导:明亮的、有凹槽的冰冷地形，以及较暗的区域。明亮的区域覆盖了大约三分之二的表面，而黑暗的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，也有很多陨石坑。这两种类型混合在一起，较亮的地形切割较暗的地形。

伽利略和朱诺任务以及地面望远镜检查了木卫三的表面化学。但是仍然有悬而未决的问题。“根据以前的观察，关于木卫三目前表面组成的性质、起源和过程，仍然有几个未决问题，”作者写道。

木卫三上有充足的二氧化碳，但它似乎被困在其他分子中。这种类型的安排吸引了科学家的注意。绘制二氧化碳地图将有助于解释这些其他分子是什么以及情况是如何发展的。

木卫三上有水冰，但看起来是无定形的冰。JWST绘制了冰的分布和特性。在木卫三5.9米处也有一个新探测到的吸收带，JWST可以帮助确定它的来源。



该研究图显示了木卫三前半球(L)和后半球(R)在7个纬度5.9米的吸收带。鸣谢:Bockelee-Morvan等人，2023年

木卫三的温度范围意味着纯二氧化碳冰不会出现在月球表面。JWST的观测表明，一些二氧化碳被捕获在水冰中，尽管只有大约1%的质量。其余的被困在不同的矿物质和盐中。

说到水冰，JWST发现更多的水冰直接暴露在极地。这些区域是木星高能离子照射木卫三表面的地方。作者写道，这可以解释为“……微流星体园艺、挖掘冰层和离子辐射的结合。”随后，水蒸气在非冰物质的顶部重新聚集，形成更纯净的水冰，JWST很容易探测到。

观测表明，5.9米的吸收带在木卫三上很普遍，但有局部变化。研究人员认识到这种可能性来自碳质球粒陨石或彗星带来的不溶性有机物质，但最终排除了这种解释。“硫酸水合物H2SO4 + H2O似乎是解释5.9米波段的良好候选物，”作者写道。

这些详细的结果告诉了科学家很多，但对我们其他人来说没有那么多。但是其他的发现更容易理解。例如，Ganymede的极点与前缘和后缘之间的一些总体差异。他们写道:“极地的光谱特性在前沿和后沿有很大的不同。”"这些差异的根源还有待调查."这部分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。太阳的太阳风冲击地球的磁层，就像木星的等离子体冲击木卫三的尾部一样。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。

木卫三和木星处于一种复杂的关系中，这种关系的一部分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。虽然这项研究加深了我们对这一点和其他方面的理解，但它并没有给我们渴望的答案。但那是科学；不全是荣耀和头条。

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子星云中的剩余物质形成的，但那是几十亿年前的事了。自那以后发生了很多事情，这导致了我们现在看到的令人信服的世界，一个温暖的，潜在的支持生命的海洋比地球上所有海洋的总和还要大。这些JWST观测是迄今为止最详细的，但根据作者的说法，我们还没有能力完全解释它们。当我们这样做的时候，可能会有更多的惊喜。

“从观测的角度来看，这项JWST调查表明，旨在调查木卫三表面特性日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，研究结果会影响和塑造我们下一次对这个迷人世界的理解。

“总之，这项研究中获得的结果肯定有助于优化欧空局/JUICE任务中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。”

但是我们必须等待。欧空局的JUICE任务于去年春天启动，将于2031年夏天抵达木星。准备好迎接这颗类行星卫星带来的更多惊喜吧。