朱诺号再立功，木星这颗卫星有罕见结构的冰，暗示着一个理论

到今年7月5日，NASA的朱诺号探测器已经绕木星探测整整4年了。

在4年的时间里，朱诺号探测器向人类传回了大量精美的图片和重要的信息，让我们对这颗巨大的气体行星及其卫星有了更多的了解。那些木星风暴在震撼我们心灵的同时，也向我们诉说着大量木星的秘密。

（图片说明：朱诺号在2019年12月26日对木卫三北极进行红外波段拍摄，发现了一些罕见的物质）

即便朱诺号已经获得了如此多的信息，但它依然还能不断地给我们带来惊喜。7月23日，NASA公布了一系列木卫三的北极图片，这是人类历史上第一次利用探测器对这颗卫星的北极进行正式的观测。

木卫三又叫盖尼米得（Ganymede），是木星也是太阳系最大的卫星。它的直径有5268公里，比最小的行星水星还要大，不过质量则要小得多，这证明它的密度相对较小。对于这颗巨大的天体，我们的了解还非常有限，而这一次朱诺号的探测，提供了许多宝贵的信息。

（图片说明：木卫三的内部结构）

由于密度非常低，科学家推测木卫三内部含有大量的水。据推测，它所含的水和硅酸盐岩几乎是等量的。在木卫三表面，水冰广泛分布。在这个外壳之下，可能还有一片巨大的液态水海洋，而且还是具有一定盐度的咸水海洋，其深度可能达到了100公里，是地球最深的马里亚纳海沟的10倍。在这片海洋之下，是一块巨大的铁核。

在人类发现的几百颗太阳系卫星中，木卫三是唯一拥有磁场的一颗，这令它显得非常特别。这也是我们对其核心进行推测的重要依据，熔融的铁在对流过程中，就会形成磁场。它本就位于木星磁场圈内，而木星的磁场又是非常强大的，于是，两个磁场的交互作用，就产生了许多离奇的现象，等离子体在一些复杂的磁场交织区域也显得混乱不堪。

同时，磁场还会带来美丽的极光。在地球上，高能粒子在地球磁场最强的两极上空时，就会产生极光。

不过，在木卫三上，情况就稍微特殊一点了。由于它并没有一个完整的大气层，所以这些等离子体不会像地球一样一直漂浮在上空，而是直接倾斜到卫星的表面，像是一场壮观的等离子雨。最近，朱诺号探测器就利用木星红外极光成像仪（JIRAM）对木卫三表面的等离子雨进行了拍摄，从图像中可以清晰地看到壮观的画面，这种画面是在地球上不可能看见的。

不仅如此，这样的等离子雨还给木卫三的表面结构带来了改变。

朱诺号项目的联合研究员、意大利国家天体物理研究所的Alessandro Mura表示：“JIRAM的数据表明：木卫三北极附近区域的冰层，已经因为等离子体的沉降而发生改变。在朱诺号的的帮助下，我们能够对木卫三的整个北极进行观测，才首次发现了这样的现象。”

他们的观测表明，木卫三的赤道区域和两极的冰层有着截然不同的红外信号，这引起了他们的注意。而接下来的分析显示，正是这些等离子雨改变了冰的结构，而是是在微观层面上的改变。

在木卫三表面大部分区域，冰的结构都和我们地球一样，以非常整齐的六方体结构排列。不过，这样的结构并不是固定不变的，在某些条件下，这些晶格也会发生混乱，这就是所谓的无定形冰（amorphous ice）。无定形冰在地球上非常罕见，因为它需要的形成条件比较复杂。但是在宇宙中，它们就常见得多了。

（图片说明：普通雪花和无定形冰的对比）

在此之前，科学家们在彗星、星际尘埃和太阳系内漂浮的冰块中，都曾发现过这种无定形冰。而在木卫三上，科学家如今也首次发现了无定形冰，这让我们对这颗卫星有了新的认识。同时，它也验证了我们此前的一些理论。

实际上，木卫三不是木星唯一一颗拥有水冰的卫星，木卫二和木卫四也同样有水冰覆盖，而这些水冰存在的形式也不尽相同。在距离较远的木卫四表面，冰都是呈晶体结构存在的；在距离较近的木卫二表面，则遍布着大量的无定形冰。而位于木卫二和木卫四之间的木卫三，恰好结合了两种形式的冰。

这是巧合吗？显然不是，任何人都看得出来，这是“精心安排”的结果。

（图片说明：木星的四颗伽利略卫星）

就像我们上面所说的那样，这与木星的磁场有着分不开的联系。木卫二距离木星最近，受到的磁场影响最明显，所以有着大量的无定形冰；而木卫四距离较远，木星磁场的辐射也较弱，所以冰都是正常的。至于木卫三，就比较特殊了。它既是处于二者之间，又有着其他两颗卫星所不具备的磁场，这就使得情况变得更加复杂。

在此之前，科学家们就提出过一个理论，认为其磁场可以将木星的辐射引导至两极区域，而赤道受到的辐射会更少一些。这样的结果，会直接导致木卫三表面的无定形冰集中于它的两极。而这一次，朱诺号对它的北极进行了详细的观测和拍摄，终于证实了科学家多年以前提出的猜想。

JIRAM指出：正是由于这些在地球上构成了极光的等离子体在木卫三上变成了“雨”，持续地倾泻在了木卫三的两极，阻止了水冰形成晶体结构。而导致这些粒子被电离为等离子体的，就是木卫三的磁场。也就是说如果没有木卫三的磁场，它表面的无定形冰可能会零零散散地分布在四处，而不是像现在这样集中于两极。

木卫三还有很多神秘的事情等着我们去探索，不过，由于朱诺号探测器最重要的任务仍然是集中在木星上，所以它也很难分身去对木卫三进行过多的探索。

好在，欧洲航天局目前正有意在2022年发射一个名为木星冰卫星探测器（JUpiter ICy moons Explorer，JUICE）的设备，专门对木卫二、木卫三以及木卫四进行观测和研究，或许它可以解开更多的秘密。

（图片说明：木星冰卫星探测器假想图）

毕竟，水是支持生命的重要因素，因此这三颗卫星才如此吸引科学家的关注。用一个探测器专门探索这三颗行星一点也不为过，甚至单独发射探测器去研究仅仅其中一颗仍然非常必要。目前，NASA正在筹备欧罗巴快船号，预计在2023年前去探索木卫二。谁知道呢，没准它会发现木卫二地下海洋里一个令人震惊的世界。