天体难题在欧罗巴（木卫二）一侧的大气层中检测到持久性水蒸气

　　根据哈勃从1999年到2015年的观测结果，木星卫星欧罗巴（木卫二）冰冷的表面似乎在不断地向其稀薄的大气层提供水蒸气。
　　发表在《地球物理研究快报》上的新研究描述了欧罗巴（木卫二）上稳定的水大气。奇怪的是，这种明显的水蒸气只在卫星的拖尾半球，即背离其轨道方向的一侧被探测到。瑞典KTH皇家理工学院的天文学家洛伦兹·罗斯（Lorenz Roth）是该论文的唯一作者。
　　欧罗巴（木卫二）拥有广阔的全球海洋，完全被一层冰覆盖。众所周知，水柱会从地表的裂缝中喷出，喷射出超过100公里高的蒸汽。这导致在欧罗巴（木卫二）极薄的大气中形成分散的、短暂的水蒸气袋。
　　但新研究中描述的水蒸气并非来自这些间歇泉。相反，它直接来自地表，因为固体冰直接变成气体。这似乎是一个持续的过程，导致欧罗巴（木卫二）大气层中的水蒸气不断补充。
　　今年早些时候，罗斯与人合着的一篇论文在木星卫星木卫三的大气中发现了类似的水蒸气痕迹。罗斯现在使用相同的观察技术表明，类似的过程似乎发生在欧罗巴（木卫二）上，尽管只是一侧。在这两种情况下，天文学家都在哈勃太空望远镜的紫外线观测中发现了氧气的痕迹。在欧罗巴（木卫二）的案例中，罗斯在1999年、2012年、2014年和2015年由哈勃成像光谱仪（STIS）收集的存档数据集中发现了这些具有指示意义的光谱特征。紫外观测是在欧罗巴（木卫二）出现在其环绕木星轨道的不同位置时进行的。
　　哈勃的数据显示了氧气的丰富程度，氧是水的主要成分。罗斯观察了不同波长下这些辐射的强度，以推断欧罗巴（木卫二）大气中是否存在水蒸气。罗斯考虑了其他可能性，例如单独的氧分子、氢氧化物，甚至二氧化碳，因为所有这些都可以产生氧气特征。但正如罗斯在一封电子邮件中所解释的那样，只有水＂与数据真正一致，因此我们得出结论，[水] 必须存在＂，并补充说它＂仍然是一种间接检测。＂
　　考虑到欧罗巴（木卫二）与木卫三之间的温度差异，在欧罗巴（木卫二）上发现稳定的水蒸气的可能性令人惊讶。欧罗巴（木卫二），因为它有一个高度反射的表面，温度不会超过-165 摄氏度，这比木卫三的表面温度低约-132摄氏度。但即使在欧罗巴（木卫二）寒冷的温度下，地表的水冰也能够升华，直接从固体变成气体。
　　至于为什么水蒸气只出现在欧罗巴（木卫二）的一个半球上方，现在是一个尚没有完全弄明白的问题。欧罗巴（木卫二）的所有侧面在一天42小时的时间里都暴露在阳光下，哈勃望远镜总是能观察到暴露在阳光下的一面。这是一个奇怪的观察，但罗斯有一些理论。
　　＂后面的半球更暗，因此可能更暖，因为‘暗’意味着更多的光被吸收，从而产生热量。这意味着水分子可能更容易在温暖的一侧从升华中释放出来，＂罗斯解释说， ＂尾随半球也是带电粒子流向欧罗巴（木卫二）的一侧。更多的带电粒子可能会撞击到这一侧的表面，但这还不清楚，因为带电粒子具有复杂的轨迹。＂
　　未来的工作将需要确认罗斯在欧罗巴（木卫二）大气层中检测到持久性水蒸气并解决这个最新的天体难题。美国宇航局的欧罗巴快船和欧空局的木星冰卫星探测器这两个即将到来的任务，可以极大地帮助我们了解木星及其有趣的富含水的卫星。