1998年，哈勃太空望远镜的成像摄谱仪（STIS）拍摄下了木卫三的首张紫外线图像，揭示了这颗卫星的大气层辐射的特定模式。科学家发现，木卫三的极光带与在地球等具有磁场的行星上观测到的椭圆极光部分相似。这是木卫三有永久磁场的证据。
phys.org网站当地时间7月26日报道，天文学家首次发现了木卫三（木星卫星）大气中存在水蒸气的证据——当这颗卫星表面的冰升华时，便会形成水蒸气。相关研究成果刊登在《自然·天文学》杂志中。
此前曾有研究表明，木卫三的含水量比地球更多。然而，木卫三的气温非常低，地表水被冻结成了固态，而其海洋位于地壳下约100英里处。因此，水汽与海洋蒸发无关。天文学家重新检视了哈勃望远镜过去20年间的观测结果，以寻找水蒸气存在的证据。1998年，哈勃太空望远镜的成像摄谱仪（STIS）拍摄下了木卫三的首张紫外线图像，图中显示了带电气体彩色带——极光带。有趣的是，研究人员发现木卫三的极光带与地球等具磁场行星的椭圆极光特征部分相似。据此，他们推测木卫三具有弱磁场。
紫外图像的相似性可以用分子氧解释，不过部分特征又与纯氧大气不符。研究人员认为，这种差异性可能与较高浓度的氧原子有关。瑞典皇家理工学院（KTHRIT）研究人员Lorenz Roth领导的团队通过分析哈勃宇宙起源光谱仪（COS）的新数据和STIS在1998~2010年的存档数据，测定了原子氧的含量。出乎意料的是，新结果竟然与1998年的原始解释相悖：木卫三的大气中几乎没有原子氧。那么，紫外线极光图像的差异肯定还存在另一种解释。
随后，Roth团队进一步分析了紫外线图像中极光的相对分布。他们发现，木卫三一天之内的表面温度存在大幅度变化。在午时的赤道附近，气温变得足够高，使冰面升华释放出少量水分子。Roth说：“目前，我们只观察到了分子氧。这是带电粒子侵蚀冰面时产生的。我们现在发现的水蒸气主要来自温暖冰冻地区水蒸气热逸导致的冰升华。”
新发现为欧洲航天局（ESA）即将实施的木星冰卫星探测计划（JUICE）增添了期待。JUICE任务将花费至少三年时间详细观测木星及其三颗最大的卫星，其中，木卫三占据着非常重要的地位。Roth说：“我们的研究成果能为JUICE任务提供丰富的信息，帮助他们完善观测计划，以及优化航天器的使用。”
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编译：德克斯特 审稿：西莫 责编：陈之涵
期刊来源：《自然·天文学》
期刊编号：2397-3366
原文链接：https://phys.org/news/2021-07-hubble-evidence-vapor-jupiter-moon.html
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