別人家的月亮不僅有活火山 還會「下雪結霜」

導讀：作為太陽系火山活動最活躍的星球，木衛一一直為行星科學家所關注。最近，科學家們發現木衛一在發生日食時，大氣層會有規律的潰縮變小，非常奇特。

如果說太陽系裡哪裡最像太上老君的「煉丹爐」，那非木星的第三大衛星「埃娥」（Io,中文俗稱木衛一）莫屬。這顆星球不但遍布活火山，還有著被硫磺和二氧化硫霜覆蓋著的平原，此外木星強大的引力不斷拉扯著埃娥表面上下起伏，表面某些地方在近木點和遠木點甚至會有100米的落差。

近日美國宇航局資助的一項研究表明，埃娥稀薄大氣層在落入木星陰影里時會因溫度降低而坍縮，凝結成冰降雪落在埃娥表面，這種現象在木衛一每次出現日食時都會發生，這項研究發表在了8月2日的《地球物理學研究雜誌》（Journal of Geophysical Research）上。

來自美國西南研究院的科學家康斯坦丁·曾（Constantine Tsang）稱：「這項研究是科學家首次直接觀測到這種奇特現象，幫助我們更好地了解這顆太陽系裡地質活動最活躍的衛星。」

木衛一埃娥是太陽系裡火山活動最活躍的星球，有著400多座活火山。木星與其他幾顆伽利略衛星的引力拉扯著埃娥引發潮汐加熱，潮汐加熱的結果使得這些火山不斷噴發，並引發木衛一的其他地質活動。在木衛一表面，火山口噴射出的二氧化硫羽流可以抵達480千米的高空，併產生大量玄武岩熔岩向外流動數百英里。

新研究記錄了木衛一發生日食時大氣層的變化。木衛一的大氣層極其稀薄，表面大氣壓只有地球的十億分之一，主要成分是火山噴發釋放出的二氧化硫氣體。當埃娥運轉到木星背後，落入木星影子里（發生日食）時，這些二氧化硫氣體開始凝結成冰落在表面，而當埃娥離開木星背後，再次回到陽光下時，這些凍結成冰的二氧化硫再次從表面升華，重新進入埃娥的大氣層。

研究團隊利用夏威夷8米口徑的北雙子座望遠鏡（Gemini North telescope），以及德克薩斯州的TEXES設備進行了觀測。觀測數據顯示埃娥的大氣層在日食時，溫度從華氏零下235度（約零下112攝氏度）下降到華氏零下270度（約零下132攝氏度），大氣層縮小。

埃娥同我們的月球一樣被母星潮汐鎖定，始終以同一面朝向木星，每1.7個地球日繞木星轉一圈（也就是木衛一上的一天），每圈會發生2小時的日食。在全食期間，埃娥大氣層崩塌效應明顯，大部分大氣中的二氧化硫會凝結成霜落在表面，而當日食結束，完全恢復接受光照時，埃娥表面變得溫暖，大氣層也恢復原狀。

該項研究的共同作者，來自西南研究院的約翰·斯賓塞（John Spencer）介紹稱：「這證實了埃娥的大氣層處於一個反覆坍縮與復原的恆定狀態，並且大氣主要來自凝結的二氧化硫升華。雖然埃娥的活火山源源不斷地提供大量二氧化硫氣體，但控制木衛一每天大氣壓變化的依舊是太陽，通過改變表面溫度來實現。我們很早就懷疑這一點，現在終於證實了。」

在這之前，科學家無法在木衛一發生日食時直接觀測它的大氣層，因為當其處在木星陰影中時大氣很難被觀測到，但是現在技術進步解決了這一問題。觀測設備之一的TEXES可以測量陰影里木衛一大氣的熱輻射，而北雙子座望遠鏡可以偵測出埃娥潰縮大氣的微弱熱信號。

兩架設備在2013年11月持續觀測了兩個夜晚，當時埃娥距離地球超過6.75億公里，有兩次約40分鐘的時間觀測到埃娥進入與離開木星陰影。這項研究由美國宇航局太陽系運行與觀測項目資助。

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