無線電波或助發現隱藏系外行星衛星

近些年來，尋找地球以外生命的科學家們已經發現了太陽系外1800多個行星，或者稱系外行星，但目前沒有人能夠證實系外衛星的存在。現在美國德州大學阿靈頓分校的物理學家相信追蹤無線電波發射的軌跡就能找到系外衛星。環繞系外行星的等離子體環是系外衛星電離層噴射出的離子進入行星磁氣圈的結果。他們的這些發現被發表在《天體物理學》上，文章描述了無線電波產生於木星磁場和它的衛星木衛一之間的相互作用。他們認為利用對木星、木衛一動態性的細節計算可以尋找無線電波發射，後者或可能暗示著環繞系外行星的衛星。

環繞系外行星的等離子體環

「這是尋找系外衛星的新方法，」研究合作作者、德州大學阿靈頓分校科學學院物理學教授察茲斯洛·穆澤拉克（Zdzislaw Musielak）這樣說道。「我們思考，如果這種機制也發生在太陽系以外呢？然後我們進行了細緻的計算，結果顯示某些太陽系如果存在衛星，我們就可以利用這種方法檢測到它。」

生命或存在於衛星的想法激發了很多科幻小說的靈感，例如星球大戰里生活在衛星上的Ewoks族人。科學家們甚至認為太陽系內某些衛星——土星的土衛二和木星的木衛二——是支持生命存在的衛星候選者，這主要是基於對它們的大氣組成部分、水存在的潛在可能性以及距離太陽的位置的考量。

穆澤拉克表示目前面臨的困難在於利用現有方法觀測系外衛星。例如美國宇航局開普勒太空望遠鏡通過測量恆星亮度的變化而鑒別環繞行星的過境。然而可靠地將衛星是否屬於過境的一部分隔離出來目前還無法實現。

德州大學阿靈頓分校的研究小組以之前提出的理論為基礎，也即利用無線電波觀測可以發現系外行星，將它以新穎的方式付諸應用。它們的關注點在於木衛一和電離層，後者很可能是衛星極度活躍的火山創造的帶電上層大氣。

在它的運行軌道上，木衛一的電離層與木星的磁氣圈——保護行星不受到輻射傷害的帶電等離子體層——發生相互作用併產生了功能性電流，從而導致無線電波的發射。這被稱為「木衛一控制的十公尺放射」，研究人員認為找到已知系外行星附近相似的放射可能是預測其它衛星是否存在的關鍵。

研究首席作者、穆澤拉克研究小組的博士研究生傑昆·華金（Joaquin Noyola）表示，當以木衛一為例進行建模時，必須注意到其它行星/衛星對里的衛星並不一定也需要活躍的火山活動才能存在電離層，這一點非常重要。「更大的衛星，例如土星更大的衛星土衛六可以維持厚厚的大氣層，這可能意味著它們也有電離層。因此火山活動並非必要條件。」

這項研究還強調了由木衛一和木星磁氣圈相互作用產生的阿爾芬波（沿磁力線運動的橫向電磁波），這些波或可能被用於檢測相似情況下的系外衛星。阿爾芬波是磁場里等離子體的漣漪，它最早是由瑞典等離子體物理學家漢內斯·阿爾文博士(Hannes Alfven)於20世紀40年代早期提出的。

在這項研究里，科研小組甚至確定了兩個系外行星，他們對此持有「小心翼翼的樂觀」態度，在未來天文觀測社區可以應用這項研究的計算，利用更敏感的無線電望遠鏡搜尋大小相當於月球的系外衛星——15光年遠的格利澤876b和10.5光年遠的天苑四b（Epsilon Eridani b）。目前的望遠鏡，例如美國國家科學基金會支持的長波長陣列，可以用於探測更近的行星系統里的系外衛星，因為衛星越大，它被檢測到的概率也就越大，研究合作作者、穆澤拉克科研小組裡的另外一名博士研究生蘇曼·薩提亞（Suman Satya）這樣說道。

「大多數被監測到的系外行星都是氣體巨星，很多都位於宜居帶，這些氣體巨星無法支持生命的存在，但據稱環繞這些行星的系外衛星或可能具有生命宜居性。」

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