【财联社讯】 加州大学洛杉矶分校（UCLA）天文学家近日报告称，通过联合使用美国宇航局（NASA）的戈德斯通太阳系雷达和美国国家科学基金会（NSF）旗下的格林班克望远镜，他们确认木星卫星欧罗巴的冰面会以一种异常强烈且复杂的方式散射无线电能量，这一现象在岩石行星上尚未被发现。

研究团队指出，欧罗巴、甘尼米德和卡利斯托等木星伽利略卫星因表面覆盖冰壳并被认为可能存在地下海洋，长期以来是行星科学研究的重点对象。然而，自1987年至1991年的相关观测之后，冰质卫星的雷达特性一直缺乏系统测量。

长期雷达观测填补三十年空白

为弥补这一空白，UCLA研究生谢屯辉（Tina Xie）与让-吕克·马尔戈（Jean-Luc Margot）教授带领的团队，在2011年至2024年间多次利用戈德斯通太阳系雷达向欧罗巴发射无线电波，并由戈德斯通和格林班克望远镜接收回波信号。

谢屯辉表示，雷达观测能够“看见”肉眼无法直接探测的深层结构，因为无线电波可以穿透冰层，并携带有关冰内部结构和纯度的信息。研究人员利用这一特性，对欧罗巴冰壳的地下散射行为进行了系统分析。

雷达反照率异常偏高

观测结果显示，欧罗巴的雷达反照率——即在雷达波照射下的“亮度”——显著高于典型行星和小行星。返回的雷达信号以与发射波束相同的圆极化为主，被研究团队视为干净、多孔冰内部发生多重散射的标志。

研究人员指出，这些特征强烈支持所谓“相干背向散射对立效应”的解释：无线电波在冰层内部多次反弹后再返回望远镜，从而显著增强了回波信号的强度。

一幅由艺术家绘制的示意图显示，戈德斯通太阳系雷达发出的雷达波照射到欧罗巴表面后穿透冰壳，再反弹回地球，由格林班克望远镜接收。该图由NSF、AUI和NSF的国家射电天文台（NRAO）提供。

约束冰壳透明度和散射深度

此次研究采用双基雷达配置：戈德斯通负责发射雷达波，戈德斯通和格林班克两台望远镜同时接收回波。借助这一布设，团队得以测试相干背向散射效应在不同几何条件下的变化，即发射器、卫星和接收器之间夹角变化对雷达亮度的影响。

结果显示，即便相关角度增大，欧罗巴的雷达亮度仍大致保持不变。研究人员据此推断，明亮的背向散射“峰值”必须比本次观测所覆盖的角度范围更宽，这一发现对无线电波在冰中传播并最终被吸收的深度给出了新的限制。

团队认为，这一深度限制为欧罗巴冰壳的透明度提供了新的约束条件，有助于科学界更好解读未来来自穿冰雷达的观测数据。相关数据预计将由正在飞往欧罗巴、计划开展更精细探测的航天器获取。

为未来任务提供参考

美国国家科学基金会国家射电天文台（NRAO）研究员、雷达项目支持方之一的威尔·阿门特劳特（Will Armentrout）博士表示，未来的行星科学研究和航天任务，包括美国宇航局的“欧罗巴快船”（Europa Clipper）任务，都将从此类雷达研究中获益。

他称，随着格林班克望远镜雷达能力的持续提升，目前正在开发的新技术将为科研界提供更多雷达观测手段。

研究团队计划在今日于美国加利福尼亚州帕萨迪纳举行的第248届美国天文学会（AAS）会议上，正式展示相关成果。根据会议摘要，相关工作题为《2011-2024年欧罗巴雷达观测：雷达散射特性的最新见解》（Radar Observations of Europa from 2011–2024: New Insights into Radar Scattering Properties），摘要编号为481。