NASA的朱诺号探测器首次测量了木卫一表面以下的温度。木卫一是木星最内侧的伽利略卫星，也是太阳系中火山活动最活跃的天体。数据是在两次近距离飞越期间收集的，于2026年7月22日发表在《Journal of Geophysical Research: Planets》上。数据显示，卫星地壳上部数米处的温度升高超过20摄氏度，并且广阔区域的表面出乎意料地光滑且多孔。
这一发现来自朱诺号的微波辐射计（MWR）。该仪器配备有六根天线，可探测波长为1.3至51厘米的微波。MWR最初设计用于穿透木星的云层，在朱诺号的扩展任务期间已被用于观测三颗伽利略卫星：木卫三、木卫二和木卫一。在木卫三和木卫二，该仪器探测到了冰层以下数英里处，但能够透视木卫一的火山岩则是一个意外收获。
在2023年12月30日和2024年2月3日的飞越过程中，朱诺号在木卫一表面上方约1,500公里处通过。MWR测量了从数厘米到数米深度的上行热辐射。由于每个波长穿透的深度不同，这六个通道共同生成了浅层地下的垂直温度剖面。
指向内部加热的温度梯度
MWR数据显示，在所有采样纬度上，最低频率通道均出现较大的光谱斜率，表明上部数米处存在显著的内源加热。温度相对于表层温度升高了超过20摄氏度，这一梯度过于陡峭，无法用阳光加热一个无空气世界来解释。
由JPL的Shannon Brown领导的研究团队应用了两种模型来解释观测到的微波光谱。在第一种模型下，热量通过传导性的近地表层稳定上升，产生每平方米1至3瓦的背景热流。在任何一个单独位置，这种热流都不大，但将其在木卫一整个表面进行积分，代表的热释放量高达地球全球平均值的30倍。
第二种模型提出，该信号来自相对新鲜的熔岩流或埋藏在冷却地壳下的热喷口。在这种情景下，高温物质位于表面以下约10米处，在任何给定时间覆盖木卫一面积的约10%。这些熔岩估计不到五年历史，表明卫星表面存在喷发、掩埋和冷却的连续循环。
MWR数据无法区分这两种情景；两种机制可能在木卫一上同时运作。
像浮石和火山灰一样的表面
除温度剖面外，MWR数据还揭示了木卫一表面的意外特性。该卫星以镜面方式反射微波，表明尽管其可见地形有高山和火山口，但在100公里尺度上表面异常光滑。离开山区后，表面更像大平原，而非崎岖的火山世界。
微波数据还约束了表面材料的介电常数，得出值为2至4，对应上部10厘米的密度为每立方厘米0.7至1.1克。作为比较，固体火山岩的密度大约为每立方厘米2.5至3克。低密度表明，木卫一的表面由高度多孔、破碎的材料组成，更类似于浮石或蓬松的火山灰，而非固体岩石。该仪器基本上观测到，在卫星的广阔区域，表面更像是松散的破碎碎石，而非坚硬的基岩。
这种多孔表层很可能是由不断覆盖木卫一的火山喷出物造成的。由于有数百座活火山，这颗卫星通过喷发沉积松散的空降物质而不断更新表面。
潮汐加热与更广阔的图景
木卫一的极端火山活动由潮汐加热驱动。木星的引力以及木卫二和木卫三的引力不断拉伸卫星，产生远超放射性衰变单独所能产生的内部摩擦。
朱诺号的观测结果为潮汐热如何穿过岩石地壳提供了新视角。科学家以前只能通过红外测量或直接观测喷发来观察木卫一表面逸出的热量。MWR数据显示热量在浅层地下何处储存和传输，使研究人员能够表征潮汐能量如何从内部流向表面。
该技术的意义超越了木卫一。驱动木卫一火山活动的相同潮汐力维持着木卫二和土卫二的地下液态水海洋。理解潮汐加热如何通过不同类型的地壳（木卫一上的岩石型和木卫二上的冰型）分配能量，有助于建立这些卫星作为系统如何运作的更好模型。微波辐射测量能够透视岩石卫星表面的发现，对研究地球上的火山也有启示意义。
该论文由JPL、Caltech、SwRI及其他机构的Shannon Brown及其同事撰写。
图像
图像：无。请参阅NASA的木卫一官方图像查看该卫星的单张合成图像。
由 婷 翻译自英文 – 1ban.news