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轰动!木卫二出现重大变故,哈勃望远镜拍到的图片让科学家很疑惑

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2024年10月14日,NASA的欧罗巴快船号探测器从肯尼迪航天中心发射升空,从此踏上了前往木星的6年旅程。



它的核心使命是揭开木卫二欧罗巴冰下海洋的秘密——而这一切,都源于12年前一个轰动科学界的发现。

但如今,这个曾经改变整个探测计划的结论,却被它的提出者亲手推翻了。



2012年12月30日,瑞典皇家理工学院的洛伦兹·罗斯团队,通过哈勃望远镜对欧罗巴进行了一次关键的紫外线观测。

2014年12月,他们在《科学》杂志上发表论文,宣布在木卫二欧罗巴南极发现了两股高达200公里的水蒸气羽流



这个消息瞬间点燃了整个天文界:如果欧罗巴冰下的海洋真的能直接喷到太空,那探测器不用钻透几十公里厚的坚硬冰壳,只要飞过羽流就能采集到海洋样本,这让寻找地外生命的难度一下子降低了好几个数量级。

NASA的科学家也因此调整了欧罗巴快船号探测器的设计,给它加装了专门的质谱仪和粒子分析仪,而原本备受争议的钻冰技术方案就被搁置了。

所有人都在期待着,快船号能直接在喷射的空中捕捉到欧罗巴的海水,从而找到生命存在的证据。



然而,之后的几年里,事情却变得越来越诡异:陆续有研究报告了疑似羽流的信号,但这些信号总是时有时无,没有一次能被独立重复验证。

科学界的疑惑越来越深:这些羽流到底是真实存在的,还是我们看错了?

给出答案的,正是罗斯本人。

2026年4月,他和团队在《天文学与天体物理学》杂志上发表了题为《基于哈勃太空望远镜/STIS观测的木卫二莱曼α辐射》的重磅论文,彻底推翻了他自己12年前的结论。



他们重新分析了哈勃望远镜在1999年到2020年间对欧罗巴的所有23次紫外线观测,用更加完善的模型重新解读了这些数据,结果发现:当年看到的羽流信号,其实是三个被忽略的微小误差叠加产生的假象。

第一个误差,是欧罗巴在图像中的位置偏移。

哈勃望远镜虽然能看到百亿光年外的星系,但拍摄距离我们6亿公里的欧罗巴时,这颗直径3121公里的卫星在图像上只有不到40个像素大。

也就是说,欧罗巴的整个圆盘,还没有你手机屏幕上的一个标点符号大。

当年的研究中,团队担心羽流信号会干扰定位,特意只用了欧罗巴上半部分的图像来确定中心位置,这就导致欧罗巴的实际位置比假设的偏了2个像素(水平方向)和1个像素(垂直方向)。

别小看这微小的偏移,它刚好把欧罗巴边缘的气体信号,移到了冰壳之外,看起来就像是从内部喷出来的羽流。



第二个更关键的误差,是欧罗巴周围一直存在的氢气面纱。

这层被称为外逸层的稀薄气体,是木星的高能粒子不断轰击欧罗巴冰面,把水分子拆成氢和氧后形成的。

轻的氢原子会飞到太空中,形成一层包裹着欧罗巴的氢气层,当年的研究根本没有考虑到这层气体的存在,把它发出的氢原子特有的莱曼α紫外线,当成了羽流的信号。

新研究中,团队第一次在莱曼α发射观测中完整考虑了氢外逸层的贡献,精确计算了它在不同位置、不同时间的紫外线强度。

当他们把这个模型的信号从观测数据中减去后,所有疑似羽流的局部增强信号就都消失了。



第三个容易被忽略的误差,则是来自地球本身。

研究意外发现,地球的外逸层也会对观测结果产生显著干扰:在太阳活动极小期(2018-2020年),地球外逸层的氢密度比太阳活动极大期(2012-2015年)高约4倍,这会强烈吸收欧罗巴发出的紫外线信号。

如果不考虑这个因素,就会严重低估欧罗巴外逸层的密度,进而误判局部信号的来源。

这次的研究不仅推翻了羽流的结论,新研究还第一次详细描绘了这层氢气面纱的样子。

他们发现,这层氢气的温度大约是1000开尔文(约727摄氏度),表面附近每立方厘米里有约9000个氢原子,比地球上实验室里的高真空还要稀薄。

每秒大约有1100亿亿个氢原子从欧罗巴逃逸出去,这个速度比之前预想的快了一倍还多,这些氢原子会逃逸到木星的磁层中,成为木星辐射带的一部分。



作为原作者,主动推翻自己曾经的重大发现,这在科学界并不常见,但却是科学精神最纯粹的体现。

罗斯说:"我们当年的分析在当时是最合理的,但随着我们对欧罗巴的了解越来越多,我们发现了之前模型的缺陷。科学不是固执己见,而是当新证据出现时,勇敢地修正自己的结论。"

现在,当年4.0σ的高置信度发现(对应约99.994%的概率),已经降到了统计学上不显著的水平(<3σ)——这意味着,哈勃望远镜的这些数据根本不能证明羽流的存在。

不过,这并不意味着欧罗巴完全没有羽流。

新研究只是说,哈勃望远镜的这些观测数据不能证明羽流存在,欧罗巴冰下有一个水量是地球两倍的巨大海洋,这一点已经被磁场观测等多项证据证实。

木星的潮汐力不断拉扯着冰壳,这可能会在某些时候让裂缝短暂张开,喷出少量的水。

但即使有这样的羽流,它们也一定是非常短暂、非常微弱的,它会被厚厚的氢气面纱掩盖着,哈勃望远镜根本看不见。

这和土星的卫星土卫二形成了鲜明的对比,土卫二的南极有持续不断的巨大羽流,每秒能喷出约200公斤的水和冰粒,里面还含有复杂的有机物。

这些羽流非常明亮,哈勃望远镜能轻易看到,而欧罗巴即使有羽流,规模也可能只有土卫二的千分之一甚至万分之一。



所有的疑问,都将在2030年4月得到答案。

那时,欧罗巴快船号将抵达木星系统,开始对欧罗巴进行49次近距离飞掠,最近的时候距离表面大概只有25公里。



它携带的9台科学仪器,比哈勃望远镜灵敏得多:紫外光谱仪能探测到更微弱的气体信号,质谱仪能直接分析周围的粒子成分,冰穿透雷达能透过冰壳看到下面的海洋结构。

即使没有大规模的羽流,快船号也能通过测量磁场、分析表面化学成分,来寻找海洋中存在生命的迹象。

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