哈勃探测到欧罗巴南极上的水汽

这是艺术家对水蒸气羽流的概念，据认为是从距离太阳约5亿英里（8亿公里）的木卫二月亮木的冰冷冰冷表面喷出的。图像

在一项新发表的研究中，研究人员使用哈勃太空望远镜的数据报告了在欧罗巴南极发现瞬态水蒸气的情况。

美国国家航空航天局（NASA）的哈勃太空望远镜（Hubble Space Telescope）观测到了木星月亮欧罗巴（Europa）寒冷的南极地区上方的水汽，这是水柱从月球表面喷出的第一个有力证据。

先前来自其他来源的科学发现已经指出，欧罗巴冰冷的地壳下存在海洋。研究人员尚未完全确定检测到的水蒸气是否是由表面水柱喷发而产生的，但他们相信这是最有可能的解释。

如果进一步的观察结果支持这一发现，那么欧罗巴将成为已知太阳系中第二个具有水蒸气羽流的月球。研究结果发表在12月12日的《科学快报》在线版上，并在旧金山美国地球物理联合会的会议上进行了报道。

圣安东尼奥西南研究所的主要作者洛伦兹·罗斯说：“到目前为止，对这种水蒸气的最简单的解释是，它是由欧罗巴表面上的羽状物喷出的。”“如果这些羽状流与海底海洋相连，我们相信欧罗巴的地壳内将存在这种羽绒，那么这意味着未来的调查可以直接调查欧罗巴潜在宜居环境的化学组成，而无需钻穿冰层。那真是太令人兴奋了。”

2005年，美国国家航空航天局（NASA）的卡西尼号（Cassini）轨道器探测到土星卫星土卫二（Enceladus）表面喷出的水汽和尘埃。尽管后来在土卫二的羽流中发现了冰和尘埃颗粒，但到目前为止，在欧罗巴只有水蒸气气体被测量到。

哈勃光谱观察为2012年12月欧罗巴羽流提供了证据。通过哈勃成像光谱仪对欧罗巴极光排放进行的时间采样，使研究人员能够区分木星的磁泡带电粒子和欧罗巴表面的羽流所产生的特征，并排除了更多奇特的解释，例如偶然观察到了罕见的陨石撞击。

成像光谱仪在木星南极附近检测到了极光发出的微弱的紫外线，该光是由木星的强磁场驱动的。激发的原子氧和氢会产生可变的极光，并留下明显的信号，这是水分子被电子沿着磁场线分解的产物。

“我们将哈勃望远镜推到了极限，看到了这种微弱的辐射。这些可能是隐形烟流，因为它们可能很脆弱并且很难在可见光下观察到。”德国科隆大学的Joachim Saur说。哈勃观测活动的首席研究员索尔（Saur）与罗斯（Roth）共同撰写了这篇论文。

该图显示了美国宇航局哈勃太空望远镜在2012年12月进行的观测中，在欧罗巴南极发现的水蒸气的位置。图像

罗斯提出，欧罗巴表面上长的裂缝（称为Lineae）可能会将水蒸气排入太空。卡西尼号也曾出现过类似的土卫二喷气飞机的裂痕。

哈勃望远镜的研究小组还发现，欧罗巴羽流的强度（如土卫二）在欧罗巴的轨道位置上也有所不同。仅在月球距木星最远时才能看到活跃的喷气机。当木卫二离木星更近时，研究人员无法发现任何泄气迹象。

这种变化的一种解释是，随着引力潮汐力推动和拉动月球并在距木星更远的距离打开通风口，这些线形会承受更大的压力。当月球最接近巨型气体行星时，通风孔会变窄或关闭。

西南研究所的库尔特·里瑟福德说：“表观羽流的变化支持了一个关键的预测，即如果欧罗巴具有表层海洋，那么它应该在潮汐作用下大幅度弯曲。”

欧罗巴和土卫二的羽流中水蒸气的丰度非常相似。由于欧罗巴的重力引力是土卫二的大约12倍，因此负40度华氏度（负40度摄氏）蒸气大部分不会像土卫二那样散逸到太空中，而是会掉落根据哈勃的测量，到达125英里（201公里）的高度后，它又回到了水面。研究人员推测，这可能会在月球的南极附近留下明亮的表面特征。

“如果得到证实，这项新的观测将再次显示哈勃太空望远镜在探索太阳系中潜在可居住环境方面的探索能力，并开辟了新的篇章，”参加哈勃维修任务的宇航员约翰·格伦斯菲尔德说，现在担任NASA华盛顿科学副主任。“当我们从欧罗巴公司了解到像这样的令人兴奋的发现时，我们升级和维修哈勃望远镜所付出的努力和风险变得更加有价值。”

哈勃太空望远镜是美国宇航局与欧洲航天局之间国际合作的一个项目。NASA的戈达德太空飞行中心负责管理望远镜。太空望远镜科学研究所（STScI）进行哈勃科学研究。STScI由位于华盛顿特区的天文学研究大学协会为NASA运营。

出版物：Lorenz Roth等人，“欧罗巴南极的瞬态水蒸气”，《科学》，2013年； DOI：10.1126 / science.1247051

图片：NASA / ESA / K。Retherford / SWRI； NASA / ESA / L。罗斯/ SWRI /科隆大学