NASA揭示欧罗巴冰壳厚度，探秘海洋世界的奥秘

来自NASA朱诺任务的数据为木星的卫星欧罗巴的冰壳厚度和内部结构提供了新的见解。利用航天器的微波辐射计（MWR），任务科学家确定冰壳的平均厚度约为18英里（29公里），在朱诺2022年飞越欧罗巴时观察到的区域。朱诺的测量首次区分了薄壳和厚壳模型，这些模型表明冰壳的厚度从不到半英里到数十英里不等。

欧罗巴的大小略小于地球的月球，是太阳系中最重要的科学目标之一，用于研究其宜居性。证据表明，生命所需的基本条件可能存在于其冰壳下的盐水海洋中。揭示冰壳的各种特征，包括其厚度，为理解这颗卫星的内部运作和存在宜居环境的潜力提供了关键线索。

关于近表面冰壳厚度的新估计已于12月17日在期刊自然天文学上发布。

尽管MWR仪器的设计目的是研究木星云层下的气体，但这一新型仪器在研究这颗气体巨星的冰冻和火山卫星方面也证明了其价值。

2022年9月29日，朱诺探测器距离欧罗巴的冰冻表面约220英里（360公里）。在飞越期间，MWR收集了卫星表面约一半的数据，透过冰层测量其不同深度的温度。

“18英里的估计与纯水冰壳的冷、坚硬且导电的外层有关，”朱诺项目科学家、来自加利福尼亚州南部NASA喷气推进实验室的共同研究员史蒂夫·莱文说，该实验室负责该任务的管理。

“如果存在一个内部的、稍微 温暖的对流层，这是可能的，那么冰壳的总厚度将更大。如果冰壳中含有适量的溶解盐分，如某些模型所建议的，那么我们对冰壳厚度的估计将减少约3英里。”

根据MWR数据，厚冰壳意味着氧气和营养物质需要更长的路程才能将欧罗巴的表面与地下海洋连接起来。理解这一过程可能对未来研究欧罗巴的宜居性有帮助。

裂缝、孔隙

MWR数据还提供了关于欧罗巴表面下冰层成分的新信息。该仪器揭示了“散射体”的存在——近表面冰层中的不规则结构，如裂缝、孔隙和空洞，这些会散射仪器从冰面反射回来的微波（类似于可见光在冰块中散射的方式）。这些散射体的直径估计不超过几英寸，并且似乎延伸到欧罗巴表面下几百英尺的深度。

本研究中建模的这些特征，因其小尺寸和浅深度表明，它们不太可能是氧气和营养物质从欧罗巴表面流向咸水海洋的重要通道。

来自圣安东尼奥西南研究所的朱诺首席研究员斯科特·博尔顿表示：“冰壳的厚度以及冰壳内是否有裂缝或孔隙，都是理解欧罗巴潜在宜居性这一复杂拼图的重要因素。”

“它们为美国宇航局的欧罗巴快船和欧洲航天局的Juice（木星的冰冷卫星探测器，木星冰月探测器）提供了重要背景——这两者都在前往木星系统的路上。”

欧罗巴快船将在2030年到达欧罗巴，而果汁探测器将在一年后到达。

朱诺号将在2月25日进行第81次木星飞越。

更多信息： S. M. Levin等人，朱诺微波辐射计测量的欧罗巴冰层厚度和地下结构，Nature Astronomy（自然天文学）（发表于2025年）。 DOI: 10.1038/s41550-025-02718-0