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美國國家航空航天局的“朱諾號(hào)”任務(wù)測(cè)量木衛(wèi)二的氧氣產(chǎn)量

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美國國家航空航天局的“朱諾號(hào)”任務(wù)測(cè)量木衛(wèi)二的氧氣產(chǎn)量


這張木星冰冷的衛(wèi)星木衛(wèi)二的照片是在2022年9月29日任務(wù)的近距離飛越中由美國國家航空航天局的朱諾號(hào)宇宙飛船上的朱諾相機(jī)拍攝的 。圖片數(shù)據(jù)：NASA/JPL加州理工學(xué)院/SwRI/MSSS，圖像處理：Kevin M.Gill CC BY 3.0
據(jù)美國宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室：冰覆蓋的木星月球每24小時(shí)產(chǎn)生1000噸氧氣，足以讓一百萬人呼吸一天 。
美國國家航空航天局朱諾號(hào)木星任務(wù)的科學(xué)家計(jì)算出 ， 木星衛(wèi)星木衛(wèi)二的氧氣產(chǎn)生率遠(yuǎn)低于之前的大多數(shù)研究 。這一發(fā)現(xiàn)于3月4日發(fā)表在《自然天文學(xué)》雜志上，是通過使用航天器的木星極光分布實(shí)驗(yàn)（JADE）儀器收集的數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)冰月球表面的氫氣放氣得出的 。
該論文的作者估計(jì)，產(chǎn)生的氧氣量約為每秒26磅（每秒12公斤） 。之前的估計(jì)從每秒幾磅到2000磅（每秒1000公斤以上）不等 ?？茖W(xué)家們認(rèn)為，以這種方式產(chǎn)生的一些氧氣可能會(huì)進(jìn)入月球的地下海洋，作為代謝能量的可能來源 。
木衛(wèi)二的赤道直徑為1940英里（3100公里） ， 是木星已知的95顆衛(wèi)星中第四大的，也是伽利略四顆衛(wèi)星中最小的 ?？茖W(xué)家們認(rèn)為 ， 在其冰冷的地殼下潛伏著一片巨大的內(nèi)部咸水海洋，他們對(duì)地表下存在支持生命的條件的可能性感到好奇 。

美國國家航空航天局的“朱諾號(hào)”任務(wù)測(cè)量木衛(wèi)二的氧氣產(chǎn)量


這幅圖顯示了來自木星的帶電粒子撞擊木衛(wèi)二表面，將冷凍的水分子分解為氧和氫分子 ?？茖W(xué)家們認(rèn)為，如插圖所示，這些新產(chǎn)生的氧氣中的一些可能會(huì)向月球的地下海洋遷移 。圖片：NASA/JPL加州理工學(xué)院/SWRI/PU
天體生物學(xué)家關(guān)注的不僅僅是水：木星衛(wèi)星的位置在生物學(xué)可能性中也起著重要作用 。木衛(wèi)二的軌道將其置于氣態(tài)巨行星輻射帶的正中間 。來自木星的帶電或電離粒子轟擊結(jié)冰的表面，將水分子一分為二，產(chǎn)生可能進(jìn)入月球海洋的氧氣 。
來自新澤西州普林斯頓大學(xué)的JADE科學(xué)家Jamey Szalay說：“木衛(wèi)二就像一個(gè)在流動(dòng)的流中慢慢失去水分的冰球 。除了在這種情況下 ， 流是一種由電離粒子組成的流體，被木星的異常磁場(chǎng)掃過 。” ?！爱?dāng)這些電離粒子撞擊木衛(wèi)二時(shí)，它們會(huì)將表面的水冰分子一個(gè)接一個(gè)地分解 ， 產(chǎn)生氫氣和氧氣 。在某種程度上，整個(gè)冰殼不斷被沖上的帶電粒子波侵蝕 。”
捕捉轟炸
2022年9月29日太平洋夏令時(shí)下午2:36，當(dāng)朱諾號(hào)在距離木衛(wèi)二220英里（354公里）的范圍內(nèi)飛行時(shí)，JADE識(shí)別并測(cè)量了由帶電粒子轟擊產(chǎn)生的氫和氧離子，然后在掠過月球時(shí)被木星的磁場(chǎng)“吸收” 。
Szalay說：“當(dāng)美國國家航空航天局的伽利略號(hào)任務(wù)飛越木衛(wèi)二時(shí) ， 它讓我們看到了木衛(wèi)二與其環(huán)境之間復(fù)雜而動(dòng)態(tài)的相互作用 。朱諾號(hào)帶來了一種直接測(cè)量木衛(wèi)二大氣層中脫落的帶電粒子組成的新能力，我們迫不及待地想進(jìn)一步窺探這個(gè)令人興奮的水世界的幕后 。” ?！暗覀儧]有意識(shí)到的是 ， 朱諾號(hào)的觀測(cè)結(jié)果會(huì)對(duì)木衛(wèi)二結(jié)冰表面產(chǎn)生的氧氣量產(chǎn)生如此嚴(yán)格的限制 ?！?br>“朱諾號(hào)”攜帶11臺(tái)最先進(jìn)的科學(xué)儀器，旨在研究木星系統(tǒng) ， 其中包括9臺(tái)用于研究木星磁層的帶電粒子和電磁波傳感器 。
圣安東尼奧西南研究所的朱諾號(hào)首席研究員斯科特·博爾頓說：“我們?cè)谘娱L任務(wù)期間能夠靠近伽利略衛(wèi)星飛行，這使我們能夠開始處理廣泛的科學(xué)問題，包括為調(diào)查木衛(wèi)二的宜居性做出貢獻(xiàn)的一些獨(dú)特機(jī)會(huì) ?！?。“我們還沒有完成 。更多的月球飛越和對(duì)木星近環(huán)和極地大氣的首次探索還沒有到來 。”
氧氣生產(chǎn)是美國國家航空航天局的木衛(wèi)二快船任務(wù)將在2030年抵達(dá)木星時(shí)調(diào)查的眾多方面之一 。該任務(wù)有一個(gè)由九個(gè)科學(xué)儀器組成的復(fù)雜有效載荷，用于確定木衛(wèi)二是否具有適合生命生存的條件 。
現(xiàn)在，博爾頓和朱諾號(hào)任務(wù)團(tuán)隊(duì)的其他成員正在將目光投向另一個(gè)木星世界，即火山噴發(fā)的月球木衛(wèi)一 。4月9日，飛船將抵達(dá)距離其表面約10250英里（16500公里）的范圍內(nèi) 。朱諾號(hào)收集的數(shù)據(jù)將增加過去木衛(wèi)一飛越的發(fā)現(xiàn)，包括2023年12月30日和2024年2月3日兩次近距離接近約932英里（1500公里） 。
關(guān)于使命
美國國家航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室是加州理工學(xué)院位于加利福尼亞州帕薩迪納的一個(gè)部門，為圣安東尼奧西南研究所的首席研究員斯科特·博爾頓管理“朱諾”號(hào)任務(wù) 。Juno是美國國家航空航天局新前沿計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃由位于阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾太空飛行中心為該機(jī)構(gòu)位于華盛頓的科學(xué)任務(wù)局管理 。意大利航天局資助了木星紅外極光測(cè)繪儀 。位于丹佛的洛克希德·馬丁太空公司建造并運(yùn)營了這艘航天器 。