新研究质疑欧罗巴水蒸气柱证据可靠性

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[导语]

由西南研究院和瑞典皇家理工学院行星科学家牵头的一项新研究显示,过去十年来广受关注的“木星冰卫星欧罗巴存在水蒸气喷发”结论,其证据强度可能被高估,相关统计置信度已在最新分析中明显下调。


早期“水柱”证据被重新评估

西南研究院研究员库尔特·雷瑟福(Kurt Retherford)表示,关于欧罗巴水蒸气柱的证据“并不像我们最初理解的那样强烈”。雷瑟福是2014年首次提出欧罗巴可能存在水蒸气喷发论文的作者之一。

当时的研究基于哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope)搭载的空间望远镜成像光谱仪(STIS)观测数据,提出欧罗巴表面可能存在类似间歇泉的水蒸气喷发现象,引发广泛关注。


利用哈勃长期数据重新分析

在最新研究中,雷瑟福及其同事重新分析了1999年以及2012年至2020年间,哈勃望远镜/STIS获取的欧罗巴观测数据。团队重点研究了欧罗巴的莱曼-α发射,即由氢原子发射和散射的一种特定波长紫外光,用以追踪可能与水相关的氢成分。

研究人员指出,当年解释这些数据的一个关键难点,是精确确定欧罗巴在观测图像中的具体位置。由于哈勃成像方式的限制,目标相对于图像中心的位置存在一定不确定性。

雷瑟福解释称,如果欧罗巴在图像中的位置偏差仅一到两个像素,就可能对信号的解读产生显著影响。这意味着,原先被视为可能来自水蒸气柱的信号,也可能只是统计噪声。


置信度从“99.9%”降至“不足90%”

瑞典皇家理工学院研究员洛伦茨·罗斯(Lorenz Roth)表示,团队的重新分析“将我们对水柱存在的原始99.9%置信度降低到了不足90%置信度”,这一水平已不足以支撑当年论文中较为确定的表述。

雷瑟福补充称,目前的数据并未排除2014年论文中描述的水蒸气柱的可能性,但也“已不再提供确凿的证据”,“对该现象的描述已不再像以前那样成立”。他表示,新数据促使团队重新审视此前关于欧罗巴水蒸气柱结论的力度。


提供欧罗巴大气成分新信息

除重新评估水蒸气柱证据外,最新分析还给出了关于欧罗巴逃逸大气中中性氢原子成分的改进信息。研究指出,这些氢原子来源于欧罗巴的水冰表面,为理解其表面与稀薄大气之间的物质交换提供了新的观测约束。

研究团队表示,仍希望在未来观测中确认欧罗巴是否存在水蒸气喷发。类似现象已在土星卫星恩克拉多斯(Enceladus)上得到确认,而木星另一颗卫星伊奥(Io)则被观测到存在二氧化硫柱向太空扩散。


论文发表信息

相关研究论文由L. Roth等人撰写,题为《基于HST/STIS观测的欧罗巴莱曼-α发射》,已于5月5日发表在《天文学与天体物理学》(Astronomy & Astrophysics)期刊上,卷号为709,论文编号A59,DOI为10.1051/0004-6361/202659406。


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