2022-11-24 12:36:26

木星卫星木卫二和木卫三最清晰的地球图像揭示了它们的冰景

ESO的超大望远镜(VLT)捕捉到的木星卫星木卫二。资料来源:ESO/King & Fletcher

地球上的望远镜对木星的两个最大的卫星拍摄了最详细的图像,揭示了组成它们冰冻表面的化学物质的混合物。

莱斯特大学物理与天文学院的行星科学家公布了木卫二和木卫三的新图像,这两个令人兴奋的木星系统新任务的未来目的地。

作为从地面天文台获得的木星卫星的一些最清晰的图像,它们揭示了对这些大质量卫星的化学组成形成过程的新见解——包括地质特征,如横贯木卫二表面的长长的裂缝状线。

木卫三和木卫二是环绕木星运行的四颗最大卫星中的两颗,这四颗卫星被称为伽利略卫星。虽然木卫二的大小与我们的月球非常相似,但木卫三是整个太阳系中最大的卫星。

莱斯特大学的研究小组由博士生奥利弗·金领导,他们使用位于智利的欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)来观察这两个星球的表面并绘制地图。

新的观测记录了木卫二和木卫三表面在不同红外波长下反射的太阳光量,产生了反射率光谱。这些反射光谱是通过建立一个计算机模型来分析的,该模型将每个观测到的光谱与在实验室中测量的不同物质的光谱进行比较。

发表在《行星科学杂志》上的木卫二的图像和光谱显示,木卫二的地壳主要由冰冻的水冰组成,非冰物质污染了表面。

ESO的超大望远镜(VLT)捕捉到的木星卫星Ganymede。资料来源:ESO/King & Fletcher

莱斯特大学物理与天文学院的奥利弗·金说:“我们绘制了木卫二表面不同物质的分布图,包括硫酸霜,它主要存在于木卫二的一侧,那里受到木星周围气体的严重撞击。”

“该模型发现,火星表面可能存在各种不同的盐,但表明单靠红外光谱通常无法确定存在哪种特定类型的盐。”

发表在《JGR: Planets》杂志上的对木卫三的观测显示,它的表面是如何由两种主要的地形组成的:有大量水冰的年轻地区,以及主要由深灰色物质组成的古老地区,其成分尚不清楚。

冰区(图片中的蓝色部分)包括木卫三的极地帽和火山口——撞击事件暴露了木卫三地壳中新鲜干净的冰。该团队绘制了木卫三表面冰粒大小的变化以及各种不同盐的可能分布,其中一些可能来自木卫三自身。

超大望远镜位于智利北部的高海拔地区,拥有超过8米宽的镜子,是世界上最强大的望远镜设施之一。

奥利弗·金补充说:“这使我们能够对木卫二和木卫三进行详细的测绘,观察它们表面直径小于150公里的特征——所有这些都距离地球6亿多公里。在此之前,只有通过向木星发射宇宙飞船近距离观察卫星,才能绘制如此精细的地图。”

监督VLT研究的Leigh Fletcher教授是欧洲航天局“木星冰卫星探测器”(JUICE)和美国宇航局“木卫二快船”(Europa Clipper)任务科学团队的成员,该任务将在21世纪30年代初近距离探索木卫三和木卫二。JUICE计划于2023年发射,莱斯特大学的科学家在木星大气层、磁层和卫星的拟议研究中发挥了关键作用。

弗莱彻教授说:“这些基于地面的观测激起了我们未来探索木星卫星的欲望。”

“行星任务是在严格的操作限制下进行的,我们根本无法覆盖我们想要覆盖的所有地形,因此必须做出艰难的决定,即卫星表面的哪些区域值得进行最严密的检查。150公里尺度的观测,如VLT提供的观测,以及最终其巨大的继任者ELT(超大望远镜),有助于为航天器观测提供一个全球背景。”

引用:

“木卫三表面组成的全球建模:来自VLT/SPHERE的近红外映射”,作者:Oliver King和Leigh N. Fletcher,已接受,JGR:行星。arXiv: 2209.01976

“利用近红外VLT/SPHERE和Galileo/NIMS观测的MCMC模型绘制木卫二的成分图”,作者Oliver King, Leigh N. Fletcher和Nicolas Ligier(2022), 2022年3月31日,行星科学杂志。DOI: 10.3847 / PSJ / ac596d

这项工作由皇家学会提高奖180071号资助给物理和天文学院的Leigh Fletcher教授,题为“木星的伽利略卫星的多样性:为JUICE做准备的基于地球的探路者观测”。