伽利略号历史图片获得新生,展现了前所未有的木卫二“混沌地形”细节

这张图片是3幅新近处理过的木卫二图像的其中之一,在卫星冰冷的表面上,你能看到各种地质特征的细节。这张图片显示的区域被称为“混沌过渡”,上面有着已经移动过的物质块以及表面隆起,这可能与木星引力所引发的壳层破裂有关。
图片来源:NASA/喷气推进实验室-加州理工/地外文明探索研究所(Search for Extraterrestrial Intelligence Institute,SETI Institute)

木卫二(Europa)欧罗巴的表面上,满是各式各样的地质景观,包括隆起的脊、带状的路、圆形的小凸顶,以及被地质学家称为“混沌地形”(chaos terrain)的破碎形貌。1990年代后期美国航空航天局(NASA)伽利略号木星探测器(Galileo)所拍摄的3幅图像,近期进行了再次处理,揭示了木卫二表面上多种特征的细节。

虽然伽利略号拍摄的数据已经“芳龄”二十有余了,但随着图像处理技术的不断发展,科学家也一直在重新处理和解读这些历史图像,创建木卫二表面更细节更全面的新视图,为木卫二快船(Europa Clipper)的启程做准备。木卫二快船这一新的木星轨道飞行器将数十次飞越木卫二,目的是进一步了解这颗卫星厚实冰壳下方的海洋以及它与卫星表面的相互作用。木卫二快船任务计划在未来几年内发射,将是自伽利略号以来人类首次重返木卫二。

NASA喷气推进实验室(JetPropulsion Laboratory)的行星地质学家辛西娅·菲利普斯(Cynthia Phillips)表示:“在现有的分辨率下,我们只看到了很小一部分的木卫二表面。木卫二快船将会极大地增加我们能观测到的卫星表面。”喷气推进实验室从属于加州理工学院(California Institute of Technology,Caltech),作为木卫二项目的科学家,菲利普斯负责一项长期的研究项目,那就是重新分析木卫二的图像。

伽利略号历史图片获得新生,展现了前所未有的木卫二“混沌地形”细节

上面的地图显示了3张木卫二特征图像拍摄的位置信息,由北向南依次是“混沌过渡”(Chaos Transition)、“ 纵横带”(Crisscrossing Bands)和“阿格诺尔线附近混沌”(Chaos Near Agenor Linea),3张图像的中心分别大约位于北纬6.4度、南纬10.5度和南纬40.7度,经度均为东经135.3度。该图片拍摄于伽利略号的第8次木卫二定向飞越期间。
图片来源:NASA/喷气推进实验室-加州理工

1998年9月26日,伽利略号在它的第17木星轨道(E17轨道)上飞行时,沿着木卫二的同一经度拍摄了这三张照片,那是伽利略号总计11次木卫二定向飞越中的第8次。在清晰的灰度(黑白)滤镜下,伽利略号拍摄的高分辨率图像能显现出尺寸小至500码(460米)的表面特征,利用其他飞越(E14轨道上的飞越)所拍摄的相同区域低分辨率彩色图像,技术人员给原本只有黑白灰的高分辨率图像进行了上色,黑白到彩色的转变是一个非常耗费心力的过程。

应用不同的颜色,科学家可以在经过处理的彩色增强图像上突出显示不同的地质特征,这种图像所展现的木卫二不是人眼会看到的样子,而是夸大了颜色变化从而突出显示卫星表面的不同化学成分。呈现出淡蓝色或白色的区域,组成成分为相对纯净的水冰,而略带红色的区域则含有更多的非冰物质,例如盐。

对木卫二的高分辨率图像进行研究,行星科学家可以获取卫星表面形成方式的相关线索。我们如今所看到的木卫二表面平均只有4000万年到9000万年的历史,比46亿年前伴随太阳系形成而诞生的木卫二本身要年轻得多。实际上,木卫二拥有着我们太阳系中最年轻的表面之一,这也是它众多奇特的异处之一。

伽利略号历史图片获得新生,展现了前所未有的木卫二“混沌地形”细节

这张图片显示了名为“纵横带”的区域,其中隆起的脊状形貌可能由表面裂缝反复打开和闭合所形成;而在裂缝继续沿水平方向拉伸张开时,则可能形成了宽大且相对平滑的带状形貌特征。
图片来源:NASA/喷气推进实验室-加州理工/地外文明探索研究所

木卫二表面纵横交错着长线形的隆起和带状结构,可能与木星的引力作用相关:木星强大的引力或许拉伸和拽动着卫星表面的冰冻壳层,从而形成了这样奇绝的表面特征。山脊般的隆起可能源于表面裂缝反反复复的打开和闭合,这种壳层运动形成了几百米高、几千米宽、可水平跨越数千公里的地质形貌。

与之相反的是带状结构,它似乎是由裂缝在水平方向上继续拉开而产生的较为宽阔且相对平坦的形貌特征。

伽利略号历史图片获得新生,展现了前所未有的木卫二“混沌地形”细节

这张图片显示了木卫二的“混沌地形”,区域中的物质块已经经过了移动、旋转、倾斜和重新冰冻。面对这一地质谜团,科学家正努力寻找木卫二表面演化方式的线索。图中所示的区域被称为“阿格诺尔线附近混沌”,因为它靠近图像底部名为阿格诺尔线(Agenor Linea)的带状特征。
图片来源:NASA/喷气推进实验室-加州理工/地外文明探索研究所

所谓的混沌地形区域包含了较大的块状物质,它们经历过侧向移动、旋转或倾斜之后到达了我们所看到的新位置。为了研究这些物质块是如何形成的,科学家将它们看作散落在混沌地形中的拼图碎片。

伽利略号任务由喷气推进实验室为NASA位于华盛顿的科学任务理事会(Science Mission Directorate)负责管理。有关伽利略号及更多的相关发现,请访问伽利略号任务主页:

https://solarsystem.nasa.gov/missions/galileo/overview/

想了解木卫二和木卫二快船的更多信息,请访问:

https://europa.nasa.gov/

参考来源:

https://www.nasa.gov/feature/jpl/newly-reprocessed-images-of-europa-show-chaos-terrain-in-crisp-detail

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