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“朱诺”探测器传回木卫三盖尼米德北极的图像——那里常年下着等离子雨
科学飞船“朱诺”不停歇地环绕并观测木星及其卫星 ， 迄今已达4年之久 ， 尽管如此 ， 它仍有许多惊喜要与我们分享 。 “朱诺”第一次成功地对太阳系中最奇怪的天体之一——木卫三盖尼米德的北极进行了拍摄 。
图解：木卫三——盖尼米德的北极 图源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM这些图像显示 ， 在木卫三的北极 ， 来自木星磁层持续不断的等离子雨极大地改变了这颗卫星的表面冰层 。 事实上 ， 盖尼米德是一颗不同寻常的卫星 ， 它是整个太阳系中体积最大质量也最大的卫星 ， 其直径达到5268千米（3272英里） 。 盖尼米德在规模上可以单挑整个矮行星类别的所有星体 ， 它的体积甚至超过水星 。 （然而水星密度更大 ， 它就像一个“水果蛋糕”行星 。 ）
盖尼米德的最内层是液态的铁核 ， 外面被液态的海洋环绕 ， 表面则是冰冻的外壳 ， 这是一颗由水冰和硅酸盐岩石组成的星球 。 人们认为正是这个液态的铁芯使得盖尼米德与众不同——这是太阳系唯一一颗自带磁层的卫星 ， 而该磁层正是由其铁核中的对流产生 。
由于盖尼米德在木星的行星磁场中环绕其运行 ， 他自身的磁层也因此身处木星的磁场之中 。 当等离子体粒子——主要是电子沿着复杂的磁场线加速时就产生了极强的等离子体波 。 此外 ， 粒子沿磁场线的加速运动还会带来一种效应——极光 。 在地球上 ， 这些粒子会被疏导至两极地区 ， 在那里它们会和大气层中的原子相互作用并为我们上演令人惊叹的灯光秀 。
相较之下 ， 盖尼米德的大气层几乎可以忽略不计 ， 所以大量的等离子体粒子会被直接抛射到这颗卫星的表面 。 由朱诺携带的木星极光红外成像仪（JIRAM）传回的最新红外图像显示 ， 持续的等离子体降雨对这颗卫星表面的影响十分显著 。 来自意大利国立天体物理研究所的“朱诺”项目联合研究员亚历山德罗?穆拉说到：“JIRAM的数据表明 ， 覆盖并环绕盖尼米德北极的冰层已被等离子体沉积所改变 。 由于我们终于能够观测盖尼米德北极的全貌 ， 这也是我们第一次通过朱诺获悉这一现象 。 ”
盖尼米德极地的冰层与月球赤道的冰层相比 ， 其红外特征明显不同 。 分析显示 ， 这是因为等离子体雨改变了冰晶的结构 。 在地球上 ， 以及盖尼米德表面的大部分地区 ， 绝大多数冰分子的结构都是十分有序的六边形结构 。 但在特定条件下 ， 这种整齐排列的结构会陷入无序的混乱结构 ， 这种无序的形式被称作无定形冰 。 尽管在地球上无定形冰很罕见 ， 但在太空中它却是很常见的 ， 例如在星际云的尘埃、彗星或冰体之中都能够发现它的身影 。
在木星众多的卫星之中 ， 木卫二欧罗巴 ， 木卫三盖尼米德和木卫四卡利斯托都被冰雪覆盖 。 有趣的是 ， 他们的冰层特征不尽相同：卡利斯托的冰是晶体状的 ， 欧罗巴的则是无定形冰 ， 而盖尼米德的冰层则是奇怪的混合体 。
先前的研究发现 ， 这种现象可能与卫星和木星之间的距离有关 。 欧罗巴距离木星最近 ， 因此其受到木星磁层产生的辐射带的影响最大；相反卡利斯托距离木星最远 ， 受到的辐射也较少 。 盖尼米德介于两者之间 ， 且科学家之前层提出它本身的磁场会将辐射导向其两极 ， 使得那里的无定形冰更加聚集 。 现在朱诺的数据也证实了这点 ， JIRAM团队相信 ， 由于其极地持续受到带电粒子的“轰炸” ， 那里的冰很难形成晶体结构 。
接下来的观测还将为我们揭示更多关于这个迷人现象的更多信息 ， 尽管朱诺的首要任务是观测木星 ， 但许多“支线任务”也正在规划中 。 欧洲航天局（ESA）正计划于2022年发射一颗名为木星冰系卫星探测器（JUICE）的轨道飞行器 ， 专门用于观测盖尼米德、欧罗巴以及卡利斯托 。 相较于单独观测盖尼米德 ， 这些比较性的观测将揭开更多关于盖尼米德冰层 ， 以及木星辐射带影响的谜团 。
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