美国国家航空航天局的“朱诺号”任务测量木卫二的氧气产量

December2017

这张木星冰冷的卫星木卫二的照片是在2022年9月29日任务的近距离飞越中由美国国家航空航天局的朱诺号宇宙飞船上的朱诺相机拍摄的。图片数据：NASA/JPL加州理工学院/SwRI/MSSS，图像处理：Kevin M.Gill CC BY 3.0

（）据美国宇航局喷气推进实验室：冰覆盖的木星月球每24小时产生1000吨氧气，足以让一百万人呼吸一天。

美国国家航空航天局朱诺号木星任务的科学家计算出，木星卫星木卫二的氧气产生率远低于之前的大多数研究。这一发现于3月4日发表在《自然天文学》杂志上，是通过使用航天器的木星极光分布实验（JADE）仪器收集的数据测量结冰月球表面的氢气放气得出的。

该论文的作者估计，产生的氧气量约为每秒26磅（每秒12公斤）。之前的估计从每秒几磅到2000磅（每秒1000公斤以上）不等。科学家们认为，以这种方式产生的一些氧气可能会进入月球的地下海洋，作为代谢能量的可能来源。

木卫二的赤道直径为1940英里（3100公里），是木星已知的95颗卫星中第四大的，也是伽利略四颗卫星中最小的。科学家们认为，在其冰冷的地壳下潜伏着一片巨大的内部咸水海洋，他们对地表下存在支持生命的条件的可能性感到好奇。



这幅图显示了来自木星的带电粒子撞击木卫二表面，将冷冻的水分子分解为氧和氢分子。科学家们认为，如插图所示，这些新产生的氧气中的一些可能会向月球的地下海洋迁移。图片：NASA/JPL加州理工学院/SWRI/PU

天体生物学家关注的不仅仅是水：木星卫星的位置在生物学可能性中也起着重要作用。木卫二的轨道将其置于气态巨行星辐射带的正中间。来自木星的带电或电离粒子轰击结冰的表面，将水分子一分为二，产生可能进入月球海洋的氧气。

来自新泽西州普林斯顿大学的JADE科学家Jamey Szalay说：“木卫二就像一个在流动的流中慢慢失去水分的冰球。除了在这种情况下，流是一种由电离粒子组成的流体，被木星的异常磁场扫过。”。“当这些电离粒子撞击木卫二时，它们会将表面的水冰分子一个接一个地分解，产生氢气和氧气。在某种程度上，整个冰壳不断被冲上的带电粒子波侵蚀。”

捕捉轰炸

2022年9月29日太平洋夏令时下午2:36，当朱诺号在距离木卫二220英里（354公里）的范围内飞行时，JADE识别并测量了由带电粒子轰击产生的氢和氧离子，然后在掠过月球时被木星的磁场“吸收”。

Szalay说：“当美国国家航空航天局的伽利略号任务飞越木卫二时，它让我们看到了木卫二与其环境之间复杂而动态的相互作用。朱诺号带来了一种直接测量木卫二大气层中脱落的带电粒子组成的新能力，我们迫不及待地想进一步窥探这个令人兴奋的水世界的幕后。”。“但我们没有意识到的是，朱诺号的观测结果会对木卫二结冰表面产生的氧气量产生如此严格的限制。”

“朱诺号”携带11台最先进的科学仪器，旨在研究木星系统，其中包括9台用于研究木星磁层的带电粒子和电磁波传感器。

圣安东尼奥西南研究所的朱诺号首席研究员斯科特·博尔顿说：“我们在延长任务期间能够靠近伽利略卫星飞行，这使我们能够开始处理广泛的科学问题，包括为调查木卫二的宜居性做出贡献的一些独特机会。”。“我们还没有完成。更多的月球飞越和对木星近环和极地大气的首次探索还没有到来。”

氧气生产是美国国家航空航天局的木卫二快船任务将在2030年抵达木星时调查的众多方面之一。该任务有一个由九个科学仪器组成的复杂有效载荷，用于确定木卫二是否具有适合生命生存的条件。

现在，博尔顿和朱诺号任务团队的其他成员正在将目光投向另一个木星世界，即火山喷发的月球木卫一。4月9日，飞船将抵达距离其表面约10250英里（16500公里）的范围内。朱诺号收集的数据将增加过去木卫一飞越的发现，包括2023年12月30日和2024年2月3日两次近距离接近约932英里（1500公里）。

关于使命

美国国家航空航天局喷气推进实验室是加州理工学院位于加利福尼亚州帕萨迪纳的一个部门，为圣安东尼奥西南研究所的首席研究员斯科特·博尔顿管理“朱诺”号任务。Juno是美国国家航空航天局新前沿计划的一部分，该计划由位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心为该机构位于华盛顿的科学任务局管理。意大利航天局资助了木星红外极光测绘仪。位于丹佛的洛克希德·马丁太空公司建造并运营了这艘航天器。