北京
“儀器測量了木衛(wèi)一從地表以下幾英寸到幾十英尺深處的熱輻射，”NASA噴氣推進實驗室的香農(nóng)·布朗說，“在我們探測的每一處，溫度都升高了超過40華氏度——這個梯度遠不是太陽加熱能解釋的。”布朗是這項新研究的第一作者，研究發(fā)表于《地球物理研究雜志：行星》。他口中這臺儀器，原本設計來探測木星大氣，如今卻意外揭開了太陽系最狂暴火山世界底下的熱秘密。
木衛(wèi)一本身就是一個矛盾集合體。它是太陽系最干燥的天體，卻擁有超過400座活火山；它的密度最高，表面重力在太陽系衛(wèi)星中排名第一，但地殼卻在不停地被翻新。火山羽流能沖到500公里高，比地球上的所有云層都高出一個數(shù)量級；上百座山峰中有的比珠穆朗瑪峰還高。驅動這一切的能量，來自木星及其同伴木衛(wèi)三、木衛(wèi)二無情拉扯下產(chǎn)生的潮汐加熱。可潮汐熱究竟是怎樣從木衛(wèi)一內(nèi)部傳導到地表、分布有多均勻，過去一直只能靠地表紅外影像猜測——直到朱諾號把微波“探頭”伸到了這顆狂暴衛(wèi)星的皮下。
伽利略號探測器在20世紀末曾多次擦過木衛(wèi)一，最近時距地表僅100公里，拍到了極高溫度的熔巖、劇烈的噴發(fā)活動，還證實了木衛(wèi)一有一個金屬內(nèi)核。由于側重表面紅外成像，伽利略看到的是已經(jīng)噴涌到地表的能量，就像只看得到火山口的火光，卻摸不透巖漿在地下如何蔓延。而朱諾號自2016年進入木星系統(tǒng)后，借助任務延期把微波輻射計（MWR）對準了木衛(wèi)一。這臺儀器有六個獨立天線，覆蓋從600 MHz到22 GHz的頻段，原本是為了穿透幾百英里深的木星大氣而打造。當科學家意識到，同樣的微波技術完全有能力穿透木衛(wèi)一那層堪稱“干燥硬殼”的巖石表層時，一個全新的探測視角就此打開。
2023年12月和2024年2月的兩次飛越中，朱諾號在距離木衛(wèi)一約1500公里處，用MWR繪制了部分區(qū)域的熱梯度剖面。探測深度雖然只有幾米，但結果已經(jīng)足夠令研究者意外：才剛剛進入地下，溫度就躥升了超過40華氏度，而且這種急升溫遍及所有被探測到的區(qū)域。如果單靠太陽照射烘烤堅硬的表面，溫度根本不可能在這樣淺的深度里升高那么多。這意味著木衛(wèi)一內(nèi)部的熱流正通過地殼以極高效的方式向上傳導，甚至在距離地表如此之近的地方留下了一個“燙手”的痕跡。
研究團隊沒有把這解讀為某個局部熱點。布朗謹慎地指出，這就像是你把手放在離火堆很遠的地面上，卻發(fā)現(xiàn)地面只被烤暖了一點點，而木衛(wèi)一的情況完全相反：整個“地面”底下都熱得反常。這種大范圍、高梯度的熱環(huán)境，暗示著潮汐加熱不僅在深處制造熔巖，更有可能通過地殼中的孔隙、裂隙或未固結的顆粒層，將熱量快速傳遞到靠近表面的地方。換句話說，過去我們認為火山通道是熱量的主要出口，現(xiàn)在看起來，木衛(wèi)一整個地殼都像一個被底火燒得滾燙的薄鍋底。
當然，這兩次飛越只覆蓋了木衛(wèi)一表面的一部分，完整的全球熱地圖還需要后續(xù)探測來填補空白。MWR原本就不是為研究一顆正在被劇烈揉搓的衛(wèi)星而設計的，它能提供的數(shù)據(jù)精度有限。但恰恰是這種“跨行使用”，讓科學家得以拼上一塊關鍵的拼圖：木衛(wèi)一表面下方的熱環(huán)境，比我們想象的更均一，也更劇烈。與其說火山是孤立的噴發(fā)口，不如把整個衛(wèi)星想象成一個被潮汐之力持續(xù)烘烤的球體，而那些壯觀的羽流和熔巖湖，只是這場內(nèi)部熱力學表演中最搶眼的角色。當未來的探測器帶著更高精度的地下測溫設備飛抵時，我們現(xiàn)在看到的這些溫度異常，也許只是揭開木衛(wèi)一真正“體溫”的一個開場白。
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