木星卫星最清晰地基图像揭示了它们的冰冻景观

近期，地球上的望远镜对木星最大的两颗卫星所拍摄的最详细的图像揭示了构成其冰冻表面的化学鸡尾酒。来自莱斯特大学物理和天文学学院的行星科学家公布了欧罗巴（木卫二）和甘尼米德（木卫三）的新图像。

作为有史以来从地面观测站获得的木星卫星的一些最清晰的图像，它们揭示了对塑造这些巨大卫星的化学成分的过程的新见解--包括地质特征如横跨欧罗巴表面的长裂缝状线。

甘尼米德和欧罗巴是围绕木星运行的四颗最大卫星中的两颗，这四颗卫星被称为伽利略卫星。虽然欧罗巴的大小跟我们自己的月球相当相似，但甘尼米德是整个太阳系中最大的卫星。

由博士生Oliver King领导的莱斯特小组通过利用欧洲南方天文台在智利的甚大望远镜(VLT)来观察和绘制这两个世界的表面。

新观测记录了欧罗巴和甘尼米德表面在不同红外波长下反射的阳光量并产生了反射光谱。通过开发一个计算机模型来分析这些反射光谱，研究人员将每个观察到的光谱跟在实验室中测量的不同物质的光谱进行比较。

发表在《Planetary Science Journal》上的欧罗巴的图像和光谱显示，欧罗巴的地壳主要由冰冻的水冰组成，表面有非冰物质污染。

莱斯特大学物理和天文学学院的Oliver King说道：“我们绘制了表面不同物质的分布图，其中包括硫酸霜，它主要存在于欧罗巴受到木星周围气体轰击最严重的一面。建模发现，表面可能存在各种不同的盐类，但建议仅靠红外光谱学一般无法确定哪些具体的盐类存在。”

发表在《JGR: Planets》上的对甘尼米德的观测结果显示，其表面主要由两类地形组成：有大量水冰的年轻区域及主要由深灰色物质组成的古老区域，其成分不明。

冰区（图片中的蓝色）包括甘尼米德的极冠和陨石坑--在那里，撞击事件暴露了甘尼米德地壳的新鲜洁净冰。研究小组绘制了甘尼米德上的冰粒在整个表面的大小变化及各种不同盐类的可能分布，其中一些可能来自于甘尼米德本身。

超大型望远镜位于智利北部的高海拔地区，镜面宽度超8米，是世界上最强大的望远镜设施之一。

Oliver King说道：“这使我们能对欧罗巴和甘尼米德进行详细的测绘并观察它们表面小于150公里的特征--所有这些都是在距离地球6亿多公里的地方。如此精细的测绘，以前只有通过将航天器一直送到木星来近距离观察这些卫星才能实现。”

监督VLT研究的Leigh Fletcher教授是ESA木星冰冷卫星探测器(JUICE)和NASA木卫二任务的科学小组成员，该任务将在2030年代初近距离探索甘尼米德和欧罗巴。JUICE计划于2023年发射，莱斯特大学的科学家在其拟议的木星大气层、磁层和卫星研究中发挥了关键作用。

Fletcher教授说道：“这些地面观测为我们未来对木星卫星的探索吊足了胃口。行星任务在严格的操作限制下运行，我们根本无法覆盖我们想覆盖的所有地形，所以必须做出困难的决定，即卫星表面的哪些区域值得最密切的检查。像VLT及最终其巨大的继任者ELT（极大型望远镜）所提供的150公里规模的观测有助于为航天器的观测提供一个全球背景。”