在木星四颗最大的卫星上探测到新的极光

　　木星及其四颗最大卫星的插图。 (Image credit: Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)

　　据美国太空网（By Robert Lea）：天文学家在木星的四颗最大的卫星上发现了新的极光:木卫一、木卫二、木卫三和木卫四，在可见光波长下可以观测到。新的极光更详细地揭示了这些木星卫星稀薄大气的组成，包括微量的氧和钠，但只有极少量的水蒸气。

　　该团队是在观察太阳系最大的行星木星阴影下的卫星时发现的，使用了凯克天文台的高分辨率中阶梯光谱仪(HIRES)以及大型双目望远镜和阿帕奇角天文台的高分辨率光谱仪。

　　利用木星的阴影作为遮阳棚，科学家们可以看到微弱的极光，这是由木星强大的磁场引起的，不会被伽利略卫星表面反射的明亮阳光淹没，之所以这样命名是因为它们是由伽利略·伽利雷在17世纪发现的。

　　“这些观测很棘手，因为在木星的阴影下，卫星几乎看不见，”记录该团队发现的一篇论文的主要作者、加州理工学院教授凯瑟琳·德克勒尔在一份声明中说(在新选项卡中打开)。“它们微弱的极光发出的光是我们将望远镜对准正确位置的唯一证明。”

　　这四个伽利略卫星都拥有氧气极光，就像在地球两极周围的天空中可以看到的一样。然而，由于木星卫星上的气体比地球上的稀薄得多，这些极光发出深红色的光，而不是地球上常见的绿色光。

　　在木卫二和木卫三上，这是太阳系最大的卫星，比水星还要大，氧气极光在红外波长上也是可见的，就在电磁光谱的红色端之外，因此人眼无法看到。这是第一次在我们星球以外的天体大气中看到这种特殊现象。

　　木卫一的极光有各种各样的颜色，可能是因为这颗木星的卫星被认为是太阳系中火山最活跃的天体。由于这种剧烈的火山活动，大量的气体和尘埃从木卫一表面喷出，达到数百公里的高度。

　　这些羽状物含有像氯化钠和氯化钾这样的盐，分解后会在木卫一极光中产生额外的颜色。颜色范围包括来自钠的黄橙色光和钾引起的红外极光，这在其他任何地方都没有发现过。

　　“极光不同颜色的亮度告诉我们这些卫星的大气层可能是由什么组成的，”德克勒尔在声明中说我们发现分子氧，就像我们在地球上呼吸的一样，可能是冰冷的月球大气的主要成分。"

　　艺术家描绘了木星的卫星木卫三上的氧气极光，这是太阳系中最大的卫星，从Hawaii岛的莫纳克亚使用双凯克天文台望远镜观察到的。(Image credit: Julie Inglis/Keck Observatory)

　　水蒸气的缺乏

　　目前，科学家认为离木星最远的三颗伽利略卫星，木卫四、木卫三和木卫二，在其厚厚的冰表面下有液态水的海洋。也有证据表明，欧罗巴大气中的水，据信是地球的两倍，可能来自其表面下的海洋或冰壳内的液体水库。

　　该团队的观察仅揭示了微量的水蒸气，这一结果可能会影响天文学中正在进行的关于木星卫星的大气是否富含水分子的辩论。

　　木星的磁场被命名为伽利略卫星的极光亮度随着气体巨星的旋转而变化。此外，当卫星滑入这颗巨大行星的阴影中，失去对温暖阳光的暴露时，月球的大气层会做出反应。该小组能够观察到这些变化，从而描绘出一幅更完整的伽利略卫星大气层的图像。

　　“木卫一的钠在进入木星阴影的15分钟内变得非常微弱，但在它出现在阳光下后需要几个小时才能恢复，”波士顿大学天文学教授、第二篇论文的主要作者卡尔·施密特说。“这些新特征对于理解木卫一的大气化学非常有见地。木星的日食提供了一个了解阳光如何影响其大气层的自然实验，这很好。”

　　该团队的研究记录在《行星科学杂志》上发表的两篇论文中。