NASA拟于2026年派探测器研究木卫一上的火山活动
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发布时间：2022-10-12 09:46
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时间：2023-10-21 10:09
在古罗马神话故事中，柔弱美丽的伊娥(IO)深得天神朱庇特的欢心，因此，当科学家们在给木星(朱庇特)的各个卫星取名字时，将“伊娥”赐给了其火山卫星木卫一。
拟议的“伊娥火山观测器”任务以及“伊娥”内部可能情况的艺术图
“伊娥”不仅是“朱庇特”心中的“白月光”，也成为不少科学家眼中的香饽饽。据美国太空网日前报道，有不少科学家再三向美国国家航空航天局(NASA)提议，朝“伊娥”派遣探测器。
这一任务名为“伊娥火山观测器”(IVO)，它将于2026年发射，2031年到达“伊娥”的怀抱。在那里，它将收集更多数据，以便科学家更好地了解潮汐加热以及其上极端的火山爆发活动。
首个前往“伊娥”的“专使”
迄今没有任何太空机构向“伊娥”派遣过专门“使者”，今天科学家对这颗卫星的了解大多来自穿越太阳系的“旅行者”号探测器、前往木星的“伽利略”号探测器以及地面观测。在“旅行者”号探测器飞掠该卫星之前，科学家甚至没有意识到其上存在活跃的火山爆发活动。火山爆发目前已成为这颗卫星身上的“显著标签”。
现在，科学家们唯一可以收集到的关于“伊娥”的新数据来自地面望远镜，但这些地面望远镜无法详细了解其上剧烈的表面活动。有鉴于此，科学家提出了IVO任务。
这项任务可纳入NASA的“发现计划”。在该计划内，预算与IVO差不多的项目包括开普勒行星望远镜、已开始在火星上工作的“洞察”号着陆器以及前往小行星带的“黎明”号任务。
研究人员称，通过重复使用为其他航天器设计的仪器——包括按期筹备的木卫二探测器“欧罗巴快帆”和欧洲的“木星冰月探测器”，以及目前正前往水星的“比皮科伦坡”任务等，可节省IVO任务的成本和预算。
此外，该航天器在执行飞掠任务时，也需要考虑辐射。麦克尤恩说：“我们将进行近距离飞掠，因为辐射很强，所以我们要快速离开。”IVO探测器将在4年时间内进行10次飞掠，每次飞掠都会仔细考虑潮汐加热信号出现的时机。
近距离研究潮汐加热
美国亚利桑那大学行星地质学家、IVO任务首席研究员阿尔弗雷德·麦克尤恩表示：“潮汐加热在整个宇宙中随处可见。”
在木卫二和土卫二等冰冻卫星上，卫星冰层表面受到各自行星引力的牵引而起伏，从而产生充足的热量，这一过程就是“潮汐加热”。潮汐加热融化了这些冰冻卫星的内部，形成了科学家认为可能存在或已知的隐藏在卫星地表下的巨大海洋。
科学家们认为，潮汐加热也在其他太阳系中发挥作用。麦克尤恩说：“‘伊娥’是研究它的最佳地点，因为它在那里非常明显。”
潮汐加热是不同行星体之间引力相互作用的结果。“伊娥”的引力会与巨大的木星以及木卫二、木卫三的引力相互作用。这些相互作用特别强烈，因为这些卫星的轨道是同步的：木卫三绕轨道转一圈，木卫二“欧罗巴”要绕轨道转两圈，而木卫一“伊娥”要绕轨道转四圈。
科学家将这一关系称为拉普拉斯共振(Laplace resonance)，这意味着“伊娥”经历了特别严重的潮汐加热。但科学家们对“伊娥”的内部构成——其内核是熔岩还是固体知之甚少，这使他们很难知道潮汐加热实际上是如何工作的。
IVO会解决这个问题，其上搭载的仪器将能够确定“伊娥”是否隐藏了一个全球性的岩浆海洋，或者它的火山是否起源于大多数坚硬的岩石。仪器还将测量这颗卫星表面熔岩的成分和温度，科学家可以用这些数据来确定其上火山爆发的频率和激烈程度。
了解火山喷发的极佳之地
我们对其他天体的每一次探测和展望，最终都是为了更好地了解我们自身，探测“伊娥”也不例外，这不仅有助于我们更好地了解这颗遥远的卫星，了解所有经历潮汐加热的天体，更有助于我们进一步了解地球。
麦克尤恩说，地球上的生命已经经历了五次大规模的物种灭绝，每次灭绝都存在火山活动的剧烈增加。“伊娥”可能是研究灾难性喷发(会倾泻出大量熔岩和火山气体)的最佳模型。麦克尤恩说：“‘伊娥’提供了极大规模的熔岩喷发，非常高的温度，这种类型的熔岩喷发在类地行星的早期 历史 上非常常见。如果你想了解这些现象，最好是看到它发生，‘伊娥’是唯一可以做到这一点的地方。”
众所周知，地球上的火山爆发非常复杂，这就是为什么科学家们即便进行了最佳监测，也无法预测火山爆发的原因。但在“伊娥”上，火山喷发不仅简单，而且也很普遍。
行星科学研究所的行星科学家朱立·拉斯本研究了“伊娥”的火山活动，但没有参与IVO提案。他说：“‘伊娥’就像宇宙赐予我们的一个礼物——如果你真想要了解火山活动，这就是你该去的地方，‘伊娥’几乎就是火山。”( 科技 日报北京4月2日电)
