圍繞著木星的高能離子主要是氧離子和硫離子
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：在美國(guó)宇航局的伽利略號(hào)木星任務(wù)結(jié)束近20年后，由德國(guó)馬克斯-普朗克太陽系研究所（MPS）領(lǐng)導(dǎo)的著木科學(xué)家從該任務(wù)的大量數(shù)據(jù)集中解開了一個(gè)新的秘密。研究小組首次能夠毫無疑問地確定，離主離圍繞著這個(gè)氣體巨頭的氧離高能離子主要是氧離子和硫離子。
它們被認(rèn)為起源于木星的和硫衛(wèi)星木衛(wèi)二上的火山爆發(fā)。在圍繞木星進(jìn)一步向內(nèi)運(yùn)行的圍繞Amalthea衛(wèi)星的軌道附近，研究小組意外地發(fā)現(xiàn)了高能量的著木氧離子濃度，這不能用木衛(wèi)二的離主離火山活動(dòng)來解釋。一個(gè)以前未知的氧離離子源一定在這里起作用。這項(xiàng)研究的和硫結(jié)果今天發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。
像地球、圍繞木星和土星這樣擁有自己全球磁場(chǎng)的著木行星被所謂的輻射帶所包圍。被困在磁場(chǎng)中的離主離快速移動(dòng)的帶電粒子，如電子、氧離質(zhì)子和更重的和硫離子，在周圍呼嘯而過，從而形成看不見的、環(huán)形的輻射帶。由于它們的高速度幾乎達(dá)到光速，這些粒子在碰撞時(shí)可以電離其他分子，創(chuàng)造一個(gè)危險(xiǎn)的環(huán)境，也可能對(duì)空間探測(cè)器及其儀器造成危險(xiǎn)。在這方面，氣態(tài)巨人木星是太陽系中最極端的輻射帶。在這篇論文中，研究人員進(jìn)行了迄今為止對(duì)木星內(nèi)部輻射帶中重離子的最全面研究。
與木星的巨大磁場(chǎng)一樣，它的輻射帶也延伸到了幾百萬公里的空間；然而，木衛(wèi)二衛(wèi)星軌道內(nèi)的區(qū)域，即圍繞這個(gè)氣體巨行星的半徑約為67萬公里的區(qū)域，是高能粒子密度和速度最高的地方。從木星上看，歐羅巴是四顆大型的木衛(wèi)星中的第二顆，以其17世紀(jì)的發(fā)現(xiàn)者命名為"伽利略衛(wèi)星"。木衛(wèi)一是最里面的伽利略衛(wèi)星。隨著20世紀(jì)70年代中期的太空探測(cè)器"先鋒11號(hào)"、1995年至2003年的"伽利略號(hào)"以及目前的"朱諾號(hào)"，迄今已有三個(gè)太空任務(wù)冒險(xiǎn)進(jìn)入這些輻射帶的最內(nèi)部，并進(jìn)行了本地測(cè)量。"不幸的是，來自先鋒11號(hào)和朱諾號(hào)的數(shù)據(jù)并不能讓我們毫無疑問地?cái)喽ê教炱髟谀抢镉龅搅耸裁礃拥碾x子，只有現(xiàn)在重新發(fā)現(xiàn)的伽利略任務(wù)最后幾個(gè)月的數(shù)據(jù)足夠詳細(xì)，可以改善這種情況。
美國(guó)宇航局的伽利略航天器于1995年到達(dá)木星系統(tǒng)。該任務(wù)配備了由加州理工學(xué)院貢獻(xiàn)的重離子計(jì)數(shù)器（HIC）和由約翰霍普金斯應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室與MPS合作開發(fā)和建造的高能粒子探測(cè)器（EPD），在接下來的八年里，該任務(wù)對(duì)這個(gè)氣體巨頭周圍帶電粒子的分布和動(dòng)態(tài)進(jìn)行了基本的了解。然而，為了保護(hù)航天器，它最初只飛過輻射帶的外圍、不太極端的區(qū)域。只是在2003年，在任務(wù)結(jié)束前不久，當(dāng)更大的風(fēng)險(xiǎn)被證明是合理的時(shí)候，伽利略才冒險(xiǎn)進(jìn)入阿瑪西亞和西伯衛(wèi)星軌道內(nèi)的最內(nèi)部區(qū)域。從木星上看，Amalthea和Thebe是這顆巨行星的第三和第四顆衛(wèi)星。木衛(wèi)二和歐羅巴的軌道位于更遠(yuǎn)的外面。
在這個(gè)科學(xué)寶藏的幫助下，目前研究的作者現(xiàn)在已經(jīng)能夠首次確定內(nèi)部輻射帶內(nèi)的離子組成，以及離子的速度和空間分布。與以質(zhì)子為主的地球和土星的輻射帶相比，木衛(wèi)二軌道內(nèi)的區(qū)域也包含大量更重的氧和硫離子，其中氧離子占主導(dǎo)地位，木衛(wèi)二軌道外的重離子的能量分布表明，它們主要是從輻射帶的一個(gè)更遙遠(yuǎn)的區(qū)域引入的。衛(wèi)星木衛(wèi)二有400多座活火山，它們反復(fù)向太空投擲大量的硫磺和二氧化硫，可能是主要來源。
再往里走，在木衛(wèi)二的軌道內(nèi)，離子組成發(fā)生了急劇的變化，有利于氧氣。那里的氧離子的濃度和能量比預(yù)期的要高得多。實(shí)際上，這個(gè)區(qū)域的濃度應(yīng)該是下降的，因?yàn)榘斘鱽喓臀鞑男l(wèi)星會(huì)吸收進(jìn)入的離子，因此這兩個(gè)小衛(wèi)星的軌道形成了一種天然的離子屏障。對(duì)氧離子濃度增加的唯一解釋是在輻射帶的最內(nèi)部區(qū)域有另一個(gè)局部來源。正如研究人員的計(jì)算機(jī)模擬所顯示的那樣，硫離子與木星環(huán)的細(xì)小灰塵顆粒碰撞后釋放的氧氣構(gòu)成了一種可能性。