NASA“朱诺号”(Juno)任务团队表示,基于飞船微波辐射计(MWR)数据,科学家对木星卫星欧罗巴(Europa)冰壳厚度及近表面结构获得新约束。研究给出的估计显示,在朱诺号2022年飞掠期间所覆盖的观测区域,欧罗巴冰壳平均厚度约为18英里(29公里)。
研究团队称,这是首次利用观测结果对“薄壳”与“厚壳”两类模型进行区分。此前不同模型对欧罗巴冰壳厚度的推断跨度较大,从不到半英里到数十英里不等。有关近表面冰壳厚度的新估计已于12月17日发表在《自然天文学》杂志上。

欧罗巴略小于地球的月球,被认为是太阳系内宜居性研究的优先目标之一。现有证据显示,其冰壳下方可能存在盐水海洋,生命所需成分或在其中具备。研究人员指出,厘清冰壳厚度等关键特性,有助于理解欧罗巴内部结构及潜在宜居环境。
朱诺号的微波辐射计最初用于探测木星云层下的大气结构,但任务团队表示,该仪器同样可用于研究木星的冰冻与火山卫星。2022年9月29日,朱诺号以约220英里(360公里)的最近距离飞掠欧罗巴。飞掠期间,MWR获取了约半个卫星表面的数据,用于探测冰层下不同深度的温度信息。

朱诺号项目科学家、NASA喷气推进实验室(JPL)联合研究员Steve Levin表示,约18英里的估计对应的是“纯水冰壳寒冷、坚硬、导热的外层”。他补充称,如果冰壳内部存在稍暖的对流层(存在这种可能),则冰壳总厚度可能更大;若冰壳含有适量溶解盐分(如部分模型所示),厚度估计将减少约3英里。
研究团队指出,MWR数据所支持的较厚冰壳意味着,氧气与养分从欧罗巴表面向地下海洋输送的路径更长,理解这一过程对后续评估欧罗巴宜居性具有意义。

除厚度外,MWR数据还对近表面冰层结构提供线索。仪器识别出可能的“散射体”,即近表面冰中的不规则结构,如裂缝、孔隙和空洞,这些结构会散射微波信号,类似可见光在冰块中的散射效应。研究估计,这些散射体直径不超过几英寸,并可能延伸至欧罗巴表面下数百英尺深处。
研究模型显示,这些特征体积较小且分布较浅,研究人员认为它们不太可能成为将氧气和养分从表面输送至盐水海洋的重要通道。

朱诺号首席研究员、位于圣安东尼奥的西南研究院(Southwest Research Institute)Scott Bolton表示,冰壳厚度以及裂缝或孔隙等结构的存在,是理解欧罗巴潜在宜居性的关键拼图之一。他称,这些结果可为NASA“欧罗巴快船”(Europa Clipper)任务以及欧洲航天局木星冰卫星探测器Juice提供背景参考,两项任务均在前往木星系统途中。
按计划,“欧罗巴快船”预计2030年抵达木星系统,Juice预计于次年抵达。NASA还表示,朱诺号将于2月25日执行第81次木星飞掠任务。
