朱诺号航天器测量木星卫星木卫二上的氧气产量

宇航局的朱诺号宇宙飞船直接测量了木星最大的卫星之一木卫二大气层中带电的氧和氢分子。根据由西南研究所科学家共同撰写、普林斯顿大学领导的一项新研究，这些观测结果为其地下海洋的潜在氧化提供了关键限制。

“这些发现对木卫二的潜在宜居性有直接影响，”该研究的合著者、朱诺号首席研究员、西南研究院的斯科特·博尔顿博士说。“这项研究首次对木卫二大气中存在的水成分进行了直接现场测量，为我们提供了一个可以支持可居住性的狭窄范围。”

2022年，朱诺号完成了对木卫二的飞越，距离月球最近352公里。朱诺号上由 SwRI 开发的木星极光分布实验 (JADE) 仪器检测到大量从大气中流失的带电分子氧和氢。

“我们第一次能够通过原位测量明确地检测到氢和氧，并进一步证实木卫二的大气主要由氢和氧分子组成，”SwRI 的研究员兼合著者 Robert Ebert 博士说。 。

这些分子的来源被认为是木卫二表面的水冰。木星的强烈辐射破坏了 H 2 O 的分子键，留下了氧和氢。较重的氧分子仍然更多地被限制在地表或近地表大气中，而较轻的氢则主要逃逸到大气层或更远的地方。冰中产生的氧气要么从大气中消失，要么被隔离在地表。木卫二冰中保留的氧气可能会进入其地下海洋，作为代谢能量的可能来源。

“木卫二的冰壳吸收辐射，保护下面的海洋。这种吸收还会在冰内产生氧气，因此在某种程度上，冰壳充当木卫二的肺，为海洋提供潜在的氧气源。” 该研究的主要作者、普林斯顿大学研究学者 Jamey Szalay 博士说。“我们对 Europa 的总氧气产量进行了严格限制，目前约为每秒 12 公斤。在朱诺号之前，之前的估计范围从每秒几公斤到每秒超过 1,000 公斤。研究结果明确表明，表面不断产生氧气，只是比我们预期的要低一点。”

“我们设计 JADE 是为了测量产生木星极光的带电粒子，”SwRI 研究员兼合著者 Frederic Allegrini 博士说。“飞越木卫二并不是朱诺号主要任务的一部分。JADE 被设计为在高辐射环境中工作，但不一定是在木卫二的环境中工作，因为木卫二经常受到高水平辐射的轰击。尽管如此，该乐器的表现还是非常出色。”

新的测量有助于更好地了解木卫二及其环境，为更新、更精确的模型打开大门。例如，这项研究对木卫二表面产生的氧气量的新估计可以为未来与其地下海洋和潜在可居住性相关的研究提供信息。由于这些观测提供了木卫二附近首次带电粒子成分测量，因此它们为了解卫星与其环境的复杂相互作用提供了一个重要的新窗口。

“木卫二是一个令人着迷的天体，因为科学家相信它的内部存在液态海洋，”艾伯特说。“水对于生命的存在很重要，并且可以在具有不同特性的物体内部或表面找到。木卫二是在太阳系内寻找水的好地方。”

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