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美國國家航空航天局的“朱諾號”任務測量木衛二的氧氣產量

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美國國家航空航天局的“朱諾號”任務測量木衛二的氧氣產量


這張木星冰冷的衛星木衛二的照片是在2022年9月29日任務的近距離飛越中由美國國家航空航天局的朱諾號宇宙飛船上的朱諾相機拍攝的 。圖片數據：NASA/JPL加州理工學院/SwRI/MSSS，圖像處理：Kevin M.Gill CC BY 3.0
據美國宇航局噴氣推進實驗室：冰覆蓋的木星月球每24小時產生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木星任務的科學家計算出 ， 木星衛星木衛二的氧氣產生率遠低于之前的大多數研究 。這一發現于3月4日發表在《自然天文學》雜志上，是通過使用航天器的木星極光分布實驗（JADE）儀器收集的數據測量結冰月球表面的氫氣放氣得出的 。
該論文的作者估計，產生的氧氣量約為每秒26磅（每秒12公斤） 。之前的估計從每秒幾磅到2000磅（每秒1000公斤以上）不等 。科學家們認為，以這種方式產生的一些氧氣可能會進入月球的地下海洋，作為代謝能量的可能來源 。
木衛二的赤道直徑為1940英里（3100公里） ， 是木星已知的95顆衛星中第四大的，也是伽利略四顆衛星中最小的 。科學家們認為 ， 在其冰冷的地殼下潛伏著一片巨大的內部咸水海洋，他們對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”任務測量木衛二的氧氣產量


這幅圖顯示了來自木星的帶電粒子撞擊木衛二表面，將冷凍的水分子分解為氧和氫分子 。科學家們認為，如插圖所示，這些新產生的氧氣中的一些可能會向月球的地下海洋遷移 。圖片：NASA/JPL加州理工學院/SWRI/PU
天體生物學家關注的不僅僅是水：木星衛星的位置在生物學可能性中也起著重要作用 。木衛二的軌道將其置于氣態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冰的表面，將水分子一分為二，產生可能進入月球海洋的氧氣 。
來自新澤西州普林斯頓大學的JADE科學家Jamey Szalay說：“木衛二就像一個在流動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，被木星的異常磁場掃過 。” 。“當這些電離粒子撞擊木衛二時，它們會將表面的水冰分子一個接一個地分解 ， 產生氫氣和氧氣 。在某種程度上，整個冰殼不斷被沖上的帶電粒子波侵蝕 。”
捕捉轟炸
2022年9月29日太平洋夏令時下午2:36，當朱諾號在距離木衛二220英里（354公里）的范圍內飛行時，JADE識別并測量了由帶電粒子轟擊產生的氫和氧離子，然后在掠過月球時被木星的磁場“吸收” 。
Szalay說：“當美國國家航空航天局的伽利略號任務飛越木衛二時 ， 它讓我們看到了木衛二與其環境之間復雜而動態的相互作用 。朱諾號帶來了一種直接測量木衛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一步窺探這個令人興奮的水世界的幕后 。” 。“但我們沒有意識到的是 ， 朱諾號的觀測結果會對木衛二結冰表面產生的氧氣量產生如此嚴格的限制 。”
“朱諾號”攜帶11臺最先進的科學儀器，旨在研究木星系統 ， 其中包括9臺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首席研究員斯科特·博爾頓說：“我們在延長任務期間能夠靠近伽利略衛星飛行，這使我們能夠開始處理廣泛的科學問題，包括為調查木衛二的宜居性做出貢獻的一些獨特機會 。” 。“我們還沒有完成 。更多的月球飛越和對木星近環和極地大氣的首次探索還沒有到來 。”
氧氣生產是美國國家航空航天局的木衛二快船任務將在2030年抵達木星時調查的眾多方面之一 。該任務有一個由九個科學儀器組成的復雜有效載荷，用于確定木衛二是否具有適合生命生存的條件 。
現在，博爾頓和朱諾號任務團隊的其他成員正在將目光投向另一個木星世界，即火山噴發的月球木衛一 。4月9日，飛船將抵達距離其表面約10250英里（16500公里）的范圍內 。朱諾號收集的數據將增加過去木衛一飛越的發現，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） 。
關于使命
美國國家航空航天局噴氣推進實驗室是加州理工學院位于加利福尼亞州帕薩迪納的一個部門，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”號任務 。Juno是美國國家航空航天局新前沿計劃的一部分，該計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構位于華盛頓的科學任務局管理 。意大利航天局資助了木星紅外極光測繪儀 。位于丹佛的洛克希德·馬丁太空公司建造并運營了這艘航天器 。