2022年9月29日，美國國家航空航天局(NASA)的朱諾飛船(Juno)上的朱諾相機(JunoCam)在近距離飛越木星時拍攝了木星的冰衛星歐羅巴。該機構的歐羅巴快船將在2030年到達木星軌道時探索月球。Credits: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
（神秘的地球uux.cn）據美國宇航局：研究揭示了木星衛星歐羅巴的冰殼如何以不同於其內部的速度旋轉的新解釋。美國宇航局的歐羅巴快船將近距離觀察。
美國宇航局的科學家有強有力的證據表明，木星的衛星歐羅巴在其冰冷的外殼下有一個內部海洋——一個巨大的鹽水體圍繞著衛星的岩石內部旋轉。新的計算機模型表明，水實際上可能正在推動冰殼前進，隨著時間的推移，可能會加快或減慢月球冰殼的旋轉。
科學家們已經知道木衛二的外殼可能是自由漂浮的，其旋轉速度與下麵的海洋和岩石內部不同。新的模型首次表明木衛二的洋流可能對其冰殼的旋轉有所貢獻。
這項研究的一個關鍵因素涉及計算阻力——月球海洋對其上方冰層施加的水平力。這項研究暗示了海洋流動的力量及其對冰層的阻力甚至可以解釋木衛二表麵的一些地質現象。隨著時間的推移，冰殼在洋流的推動和牽引下緩慢拉伸和塌陷，可能會產生裂縫和山脊。
“在此之前，通過實驗室實驗和建模，我們已經知道木衛二海洋的加熱和冷卻可能會驅動洋流，”牛津大學的研究員哈米什·海伊(Hamish Hay)說，他是發表在《JGR:行星》上的這項研究的第一作者。Hay在南加州美國宇航局噴氣推進實驗室做博士後研究助理時進行了這項研究。“現在我們的結果強調了海洋和冰殼旋轉之間的耦合，這是以前從未考慮過的。”
甚至有可能，使用美國宇航局即將到來的歐羅巴快船任務收集的測量數據，精確地確定冰殼旋轉的速度。當科學家將木衛二快船收集的圖像與美國宇航局的伽利略和旅行者任務過去捕捉的圖像進行比較時，他們將能夠檢查冰表麵特征的位置，並可能確定月球冰殼的位置是否隨時間發生了變化。
幾十年來，行星科學家一直在爭論木衛二的冰殼是否比內部深處旋轉得更快。但是，科學家們沒有把它與海洋的運動聯係起來，而是把注意力集中在一個外力上:木星。他們推測，當氣態巨行星的引力吸引木衛二時，它也牽引著衛星的外殼，使其旋轉得稍微快一些。
“對我來說，完全出乎意料的是，海洋環流中發生的事情足以影響冰殼。“這是一個巨大的驚喜，”合著者、歐羅巴快船項目科學家、JPL的Robert Pappalardo說。“我們在木衛二表麵看到的裂縫和山脊可能與下麵的海洋環流有關——地質學家通常不會認為，‘也許是海洋在這麽做。’"
歐羅巴快船目前在JPL處於組裝、測試和發射操作階段，將於2024年發射。該航天器將於2030年開始繞木星飛行，並將在飛越月球約50次時，使用其一套複雜的儀器收集科學數據。這項任務的目的是確定歐羅巴內部海洋深處是否有適合生命生存的條件。
像一壺水
利用研究地球海洋的技術，論文作者依靠美國宇航局的超級計算機製作了歐羅巴海洋的大比例模型。他們探索了水如何循環的複雜性，以及加熱和冷卻如何影響這種運動。
科學家認為，由於衛星岩石核心內的放射性衰變和潮汐加熱，木衛二的內部海洋是從下麵加熱的。就像爐子上的鍋裏的水加熱一樣，木衛二溫暖的水上升到海洋的頂部。
在模擬中，環流最初是垂直移動的，但月球作為一個整體的旋轉導致流動的水轉向更水平的方向——東西向和東西向流動。研究人員通過在他們的模擬中包括阻力，能夠確定如果水流足夠快，上麵的冰可能會有足夠的阻力來加快或減慢外殼的旋轉速度。內部熱量——因此，海洋中的循環模式——可能會隨著時間的推移而改變，可能會加快或減緩上麵冰殼的旋轉。
“這項工作對於理解其他海洋世界的旋轉速度是如何隨著時間的推移而變化的很重要，”海說現在我們知道了內部海洋與這些天體表麵的潛在耦合，我們可以了解更多關於它們以及木衛二的地質曆史。"
關於任務的更多信息
歐羅巴快船的主要科學目標是確定在木星的冰衛星歐羅巴表麵下是否有可能支持生命的地方。該任務的三個主要科學目標是了解冰殼及其下的海洋的性質，以及它們的組成和地質情況。該任務對木衛二的詳細探索將有助於科學家更好地了解我們星球以外可居住世界的天體生物學潛力。
由加利福尼亞州帕薩迪納的加州理工學院管理，JPL與馬裏蘭州勞雷爾的約翰霍普金斯應用物理實驗室(APL)合作，為美國宇航局的科學任務理事會領導了木衛二快船任務的開發。APL與JPL和位於馬裏蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心合作設計了飛船的主體。位於阿拉巴馬州亨茨維爾的NASA馬歇爾航天飛行中心的行星任務計劃辦公室執行歐羅巴快船任務的計劃管理。
Gretchen McCartneyJet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
Karen Fox / Alana JohnsonNASA Headquarters, Washington