美国宇航局（NASA）的朱诺号探测器对木星的火山卫星木卫一进行的近距离飞掠，帮助科学家们解开了这个小型卫星成为太阳系中最活跃火山天体的原因这一长期存在的谜团。
木卫一：一个遍布火山的星球
木卫一的大小与地球的月球相似，据估计拥有约400座火山，这些火山不断喷发出羽流和熔岩，覆盖着这颗卫星的表面。朱诺号探测器自2016年7月以来一直在绕木星及其卫星运行和观测，在2023年12月和2月份对木卫一进行了极其近距离的飞掠，距离木卫一表面仅930英里（1500公里），拍摄了图像并收集了数据。这些飞掠使得科学家们前所未有地了解了这颗燃烧的卫星，包括首次对它的两极进行观测。
研究人员在华盛顿特区举行的美国地球物理联盟年度会议上介绍了对飞掠数据分析的一些结果。一篇详细介绍部分研究结果的论文也在《自然》杂志上发表。
“木卫一是整个太阳系中最引人入胜的天体之一，”朱诺号首席研究员、西南研究所副所长斯科特·博尔顿说。“我们可以看到，这个天体完全被火山覆盖，从两极到中间，都在不断喷发。”
颠覆传统认知：并非全球岩浆海洋
新的数据表明，木卫一的众多火山很可能各自由自身的热岩浆室提供动力，而不是由地表下方的全球岩浆海洋供给。后者长期以来一直是天文学家普遍接受的假设。这一发现可能会改变天文学家对太阳系中其他被地下全球海洋主导的卫星（如木星的卫星欧罗巴）以及太阳系外行星的理解。
伽利略的发现与长达45年的谜团
意大利天文学家伽利略·伽利雷于1610年1月8日发现了木卫一。但直到1979年旅行者1号飞掠木星及其卫星时，才探测到木卫一剧烈的火山活动，揭示了木卫一动态的表面，博尔顿将其比作“意大利辣香肠披萨”。同年，美国宇航局喷气推进实验室的成像科学家琳达·莫拉比托在研究旅行者1号拍摄的木卫一图像时，首次识别出一个火山羽流。这一发现引发了一个持续数十年的谜团，天文学家们一直对木卫一持续不断的火山活动起源感到疑惑。
朱诺号飞掠的揭示
木卫一绕着太阳系最大的行星木星运行。木卫一的轨道并不完美，这意味着它有时在轨道运行中会更靠近木星，有时则更远。木卫一每42.5小时绕木星运行一周。木星巨大的引力作用会在木卫一绕木星运行时挤压它，就像一只手挤压一个橡胶球一样，从而使这颗卫星升温。这种现象被称为潮汐变形，或者是由潮汐力产生的摩擦力产生的内部热量。“这就是木卫一内部发生的事情，”博尔顿说。“这种挤压会产生热量，而且会变得非常热，以至于木卫一的内部实际上会融化并喷出。喷发是持续不断的，就像一场不停的暴雨，它一直在到处喷发。”
木星持续不断的拉力对木卫一的持续弯曲会产生巨大的能量，这会熔化木卫一内部的一部分。如果融化程度足够大，它就会产生一个全球性的岩浆海洋，朱诺号可以使用其仪器来探测。在其近距离飞掠期间，朱诺号捕捉到了高精度的多普勒数据，通过追踪接近木卫一如何影响航天器的加速度来测量木卫一的引力。这些数据与之前飞掠木星及其卫星的任务（如美国宇航局的伽利略号航天器）以及地面望远镜的观测结果进行了比较。这些观测结果共同表明，木卫一表面之下是一个坚硬的、大部分是固体的内部，而不是一个全球性的岩浆海洋——从而解开了旅行者1号观测开始的45年之久的谜团。相反，火山是由更局部的来源提供动力的，而且每个火山在其下方都有自己的岩浆储藏室。
“朱诺号的发现，即潮汐力并不总是产生全球性的岩浆海洋，这不仅仅促使我们重新思考我们对木卫一内部的了解，”主要研究作者、朱诺号共同研究员、喷气推进实验室太阳系动力学小组主管瑞安·帕克在一份声明中说。“这对我们对其他卫星（如土星的土卫二和欧罗巴）甚至系外行星和超级地球的理解都有影响。我们的新发现为我们重新思考我们对行星形成和演化的了解提供了一个机会。”
这项任务还帮助捕捉到了一系列图像，展示了木卫一“原始奇幻之地”的表面。这些图像以前所未有的方式使木卫一上的不同特征更加清晰，包括在巨大的熔岩湖上发现的岛屿，例如一个被称为洛基·帕特拉的熔岩湖，它非常大，天文学家将其比作一个位于木卫一表面的熔岩海。
朱诺号探测器仍在不断贡献关于木星及其卫星的新见解，它最近在11月24日完成了对木星旋转云顶的飞掠。接下来，朱诺号将于12月27日掠过距木星中心2175英里（3500公里）的地方，自8年前开始对木星的探测以来，它已经行驶了6.457亿英里（10.4亿公里）。
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