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原创:漫话宜居星球探索[连载八]-13

已有 670 次阅读2019-1-3 21:34 |个人分类:宇宙探索与宇宙地质|系统分类:科技教育| 漫话, 宜居, 星球, 探索 分享到微信

3、木卫三

、木卫三及其基本信息

木卫三(Ganymede,盖尼米得或加尼米德)是围绕木星运转的一颗卫星,公转周期约为7天。按距离木星从近到远排序,木卫三在木星所有卫星中排第七,在伽利略卫星中排第三。它与木卫二及木卫一保持着1∶24的轨道共振关系。木卫三是太阳系中最大的卫星,其直径大于水星,质量约为水星的一半。

木卫三既是木星最大的卫星,也是太阳系中最大的卫星。它的表面主要由硅酸盐和水冰组成。但是,在其表面以下200千米,被认为存在着一个由盐水构成的海洋,这个海洋夹在木卫三的冰层之间。跟木卫二和其它靠近大型行星的卫星一样,木卫三也受到潮汐热的作用。这使得它表面以下的某一地层保持着足够的热量,从而促使液态水的形成。

木卫三是太阳系中已知的唯一一颗拥有磁圈的卫星。其磁圈可能是由富铁的流动内核的对流运动所产生的。其中的少量磁圈,与木星的更为庞大的磁场相交迭,从而产生了向外扩散的场线。

木卫三拥有一层稀薄的含氧大气层。其中含有原子氧,氧气和臭氧,同时原子氢也是大气的组成成分之一。木卫三上是否拥有电离层尚未确定。

木卫三主要由硅酸盐岩石和冰体构成,星体分层明显,拥有一个富铁的、流动性的内核。人们推测,在木卫三表面之下200千米处,存在一个被夹在两层冰体之间的咸水海洋。

木卫三表面存在两种主要地形。其中,较暗的地区约占星体总面积的1/3,其间密布着撞击坑(陨石坑),地质年龄估计有40亿年之久。其余地区较为明亮,纵横交错分布着大量的槽沟和山脊,其地质年龄较前者稍小。明亮地区的破碎地质构造的产生原因,至今仍是一个谜,有可能是由潮汐热所导致的构造活动所造成的。

木卫三的基本信息如下:

平均半径:2631.2千米(地球的0.413倍)

表面积:87000000平方千米(地球的0.171倍)

体积:7.6×1010 立方千米(地球的0.0704倍)

质量:1.4819×1023 千克(地球的0.025倍)

平均密度:1.942/立方厘米

表面引力:1.428 /2

逃逸速度:2.741 千米/秒(6130mph)(1mph = 1.609344 km/hmph-每小时英里数或英里每小时)

公转周期:7.15455296 天(0.019588 年)

公转速度:平均10.880 千米/

轨道倾角:2.21°(黄道夹角)

自转周期:与公转同步

转轴倾角:00.33°

反照率:0.43 ± 0.02

表面温度:最高70K,平均110K,最低152K

视星等:4.61

命名:盖尼米得(加尼米德)8-16

、木卫三生命探索

研究发现,在木卫三表面崎岖冰层下,可能存在液态的咸水海洋。地下水源的存在,是星球上是否拥有生命迹象的重要标志。这项最新研究结果,使得木卫三也成为第3颗拥有地下水源的木星卫星。另外两颗类似的卫星,分别是木卫二和木卫四。

研究人员是在分析美国NASA的伽利略号宇宙飞船(Galileo)所传回的资料时,发现可能的地下海洋的。伽利略号宇宙飞船在199512月升空后,便开始绕着木星飞行收集资料。伽利略号曾经飞到最接近木卫三的位置,两者仅仅相距809公里。科学家最近的发现,就是根据伽利略号从该位置所传回来资料。研究小组表示,一种用来测试磁场的仪器,在木卫三内部,侦测到一些细微的变化,暗示可能是一种具传导性的液体,例如咸水。加州大学洛杉矶分校的太空物理学家基弗森(Margaret Kivelson)说:“在与数量庞大的资料奋战了几个月之后,我们相信,在木卫三的表面冰层下,应该存在一层液态的水。”基弗森说,这个约有几英里厚的液态水层,应该是蕴藏在距离木卫三地表160公里左右的地底下,水温可能为-55.56度。不过,由于木卫三内部的高压,这个液态水层并未结冰。

伽利略号的相关研究人员也表示,根据宇宙飞船最近传回来的高度显影照片,木卫三的表面活动看起来与地球相差无几。受到木卫三内部放射性元素的热度影响,其地表的坚硬冰层,实际上是浮在一层更具活动性的冰层之上。不过,在人类寻找外星生物的计划上,木卫二(欧罗巴),才是目前科学界最主要的目标。因为,不像木卫四(卡利斯托)或是木卫三(加尼米德),科学家在木卫二(欧罗巴)上所侦测到的地底海洋水层并不很深,离地表只有几英里的距离。

另据报道,美国加利福尼亚大学行星科学家马格丽特·吉威尔逊,在美国地球物理学联盟会议上宣布,美国航空航天局“伽利略”号太空船发现在木卫三表面下存在辽阔的液体水的迹象。

根据吉威尔逊研究小组利用“伽利略”号太空船上磁力计对木卫三进行的磁场测量,在这个巨大卫星地表冰层190公里的下面,隐藏着像地球上海洋水一样的咸水。吉威尔逊小组曾经公布,在木卫二表面以下8公里的地方,发现隐藏有液体水的证据。

冰冻水在太阳系并不少见,但是目前在宇宙中只有地球被证实存在液态水。根据吉威尔逊公布的证据,木卫三将加入到包括木卫二和火星在内的、仅有的几个拥有液态水迹象的星球行列。液态水是生命孕育和发展的重要因素,因此也被作为寻找外星生命的重要依据。

4、木卫四

、木卫四及其基本信息

木卫四(Callisto 卡里斯托)是距离木星第八近的卫星,按直径为木星第二大卫星。在伽利略发现的卫星中,它是距离木星最远的卫星。

木卫四比水星稍许小一些,但是只有其质量的1/3。它不像木卫三,木卫四的内部结构近乎没有。它一律由或多或少的40%的冰与60%的岩石或铁组成。这与土卫六和海卫一可能相似。

木卫四的基本信息如下:

公转轨道: 距木星1883000 千米

直径: 4800千米

质量: 1.08e23 千克(e2.718281828459

公转周期:约为16.7个地球日

自转周期:等同于公转周期

转轴倾角:0.4°1.6°

平均密度:1/厘米3

表面反照率:0.2

表面压力:7.5×10−12

命名:卡里斯托8-18

、木卫四生命探索

木卫四是木星第二大卫星。它比木卫二和木卫三都远离木星,因此受到的潮汐热作用较小。尽管如此,许多科学家相信,它的表面下有一层液态水。由于它的辐射强度低,所以一直被认为是木星系中最适合人类建立未来基地的地方。

如同木卫二和木卫三一样,有人认为,在木卫四表面之下的咸水海洋中,可能存在着外星生命。但是,与木卫二和木卫三比较而言,木卫四上的环境显得相对恶劣。这主要是因为,缺乏可接触的岩石物质,来自该卫星内核的热通量较低。

科学家特伦斯·约翰森,在论述关于在木卫四和其它伽利略卫星上生命存在可能性的问题时指出:“构成生命的基本材料,我们称之为“前生命时期物质”,在许多太阳系天体,如彗星、小行星和冰卫星中,其含量都十分丰富。生物学家相信,液态水和热量是支撑生命必不可少的。所以,能够在另一个天体上发现液态水是十分令人振奋的。但是,对于木卫四来说,至少在目前阶段,热量是一个大问题。它上头的海洋,主要依靠放射性元素衰变加热;而离木星相对较近的木卫二,则能够依靠引力潮汐产生更多的热量。”

西班牙科学家,在英国《自然》杂志上,为木卫四内部的海洋提供了一个新的解释。其计算表明,木卫四的温度和压力条件,使得其表面的冰层传热性较差,阻止了内部热能散失,保温效果比人们以前认为的更好。

根据计算,在木卫四地表以下150公里深处,可能存在一个深达20公里的巨大海洋。木星的另外两颗大卫星木卫二和木卫三,也可能因为类似原因而拥有地下海洋。

1998年,伽利略号探测器发回的数据显示,木卫四的磁场,随着木星的转动而波动不定。对这种情况的最可能解释是,木卫四地表下有一个含盐的大海洋。含盐的水能导电,引起木卫四的磁场和木星的磁场相互作用,而产生这种波动。西班牙科学家的新成果,为上述猜想提供了进一步支持。

人们通常认为,有水的地方就有可能存在生命。但是科学家说,木卫四内部的海洋深处,充满了密集的冰块和岩石。这些冰块和岩石阻止了热能的流动,使木卫四上存在生命的可能性非常渺茫。

基于如上的考虑和其他科学观测,木卫二被认为是伽利略卫星中最可能存在生命的天体。










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