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木卫三冰层有多厚(宇宙中水最多的行星)

发布时间:2023-07-25 10:34:47作者:小编酱

宇宙中水最多的行星

太阳系中还有其它星球的含水量比地球还要多。比方说,如今被NASA提上探索日程的木卫二,以及它的“邻居”——木卫三。说起来,木卫三虽然没有木卫二那么出名,可它却是太阳系中名副其实的“超级水库”。虽然木卫三远离太阳,导致它的表面都被厚厚的冰所覆盖,不过通过研究发现,木卫三的冰层下含有大量的液态水,而且大约是地球的10倍多,这也让很多科学家对木卫三充满了向往。

木卫三是什么,能给我细细讲讲吗

是木星的卫星呗,具体的见百度百科就好了:
木卫三(盖尼米得,Ganymede,Γανυμήδης)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,木卫三在木星的所有卫星中排第七,在伽利略卫星中排第三.它与木卫二及木卫一保持着1:2:4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.木卫三简介
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
木卫三 盖尼米得
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构成成分之一.而木卫三上是否拥有电离层还尚未确定.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三分之一,其间密布着撞击坑,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,有可能是潮汐热所导致的构造活动造成的.
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木卫三-发现与命名
1610年1月11日,伽利略·伽利莱观测到三颗靠近木星的星体;第二天晚上,他注意到这三颗星体发生了
用哈勃望远镜拍到的木卫三
位移.接着,他又发现了第四颗星体,即后来的木卫三.至1月15日晚,伽利略确定这些星体是围绕木星运行的.他声称有权为这些卫星命名,并曾考虑过“科斯米安卫星”(Cosmian Stars)的名字,但最终将之命名为“美第奇卫星”(Medicean Stars).
法国天文学家尼古拉斯-克劳迪·法布里·德·佩瑞斯特建议为美第奇卫星家族的各颗卫星分别命名,但是其建议未被采纳.原本宣称其最初发现伽利略卫星的西门·马里乌斯曾试图将这几颗卫星命名为“朱庇特的萨图尔努斯”(Saturn of Jupiter)、“朱庇特的朱庇特”(Jupiter of Jupiter,即指木卫三)、“朱庇特的维纳斯”(Venus of Jupiter)和“朱庇特的墨丘利”(Mercury of Jupiter),但也从未被采用.后来有建议以希腊神话中神的斟酒者、宙斯的爱人盖尼米得为之命名.这种命名法在相当长的时期内并没有被普遍接受,直至20世纪中期才得到普遍使用.在早期的天文学文献中,该卫星均以罗马数字作为指代(该体系由伽利略提出),即被称为木卫三(Jupiter III )或“朱庇特的第三颗卫星”(third satellite of Jupiter).后来随着土星的卫星群的发现,基于开普勒和马里乌斯建议的命名系统开始被用于指称木星的卫星.木卫三是伽利略卫星中唯一一颗以男性人物名字命名的.
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木卫三-物理性质
平均半径:2631.2 km (地球的0.413倍)
木卫三上的局部地形
表面积:87000000km2 (地球的0.171 倍)
体积:7.6×1010 km3 (地球的0.0704 倍)
质量:1.4819×1023 kg (地球的0.025 倍)
平均密度:1.942g/cm3
表面引力:1.428 m/s2
逃逸速度:2.741 km/s(6130 mph)
自转周期:与公转同步
转轴倾角:0–0.33°.
反照率:0.43 ± 0.02
表面温度:最小----70K
平均----110K
最高-----152K
视星等:4.61(opposition )
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木卫三-轨道根数
平均半径:1070400km (0.007155 AU)
木卫三上的环形山链
离心率:0.002
近拱点:1,069,200km (0.007147 AU)
远拱点:1,071,600km (0.007163 AU)
公转周期:7.15455296 天 (0.019588 年)
公转速度:平均10.880 km/s
轨道倾角:2.21°(黄道夹角)
0.20°(木星赤道夹角)
所属行星:木星
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木卫三-运行轨道
木卫三的轨道距离木星107万400千米,是伽利略卫星中距离木星第三近的,其公转周期为7天3小时.和大部分已知的木星卫星一样,木卫三也为木星所锁定,永远都以同一面面向木星,木卫一、木卫二和木卫三三者之间的拉普拉斯共振状态.它的轨道离心率很小,轨道倾角也很小,接近于木星赤道,同时在数百年的周期里,轨道的离心率和倾角还会以周期函数的形式受到太阳和木星引力摄动的影响.变化范围分别为0.0009-0.0022和0.05-0.32°.这种轨道的变化使得其转轴倾角在0-0.33°之间变化.
木卫三和木卫二、木卫一保持着轨道共振关系:即木卫三每公转一周,木卫二即公转两周、木卫一公转四周.当木卫二位于近拱点、木卫一位于远拱点时,两者之间会出现上合现象;而当木卫二位于近拱点时,它和木卫三之间也会出现上合现象.木卫一-木卫二和木卫二-木卫三的上合位置会以相同速率移动,遂三者之间有可能出现三星合现象.这种复杂的轨道共振被称为拉普拉斯共振.现今的拉普拉斯共振并无法将木卫三的轨道离心率提升到一个更高的值.
0.0013的离心率值可能是早期残留下来的——当时轨道离心率的提升是有可能的.但是木卫三的轨道离心率仍然让人困惑:如果在现阶段其离心率值无法提升,则必然得表明在其内部的潮汐耗散作用下,它的离心率值正在逐渐损耗.这意味着离心率值的最后一次损耗就发生在数亿年之前.由于现今木卫三轨道的离心率相对较低——平均只有0.0015,所以现今木卫三的潮汐热也应该相应的十分微弱.但是在过去,木卫三可能已经经历过了一种或多种类拉普拉斯共振,从而使得其轨道离心率能达到0.01-0.02的高值.这可能在木卫三内部引起了显著的潮汐热效应;而这种多阶段的内部加热最终造成了现今木卫三表面的槽沟地形.人们还无法确切知晓木卫一、木卫二和木卫三之间的拉普拉斯共振是如何形成的.现今存在两种假说:一种认为这种状态在太阳系形成之初即已存在;另一种认为这种状态是在太阳系形成之后才发展出来的.一种可能的形成过程如下:首先是由于木星的潮汐效应,致使木卫一的轨道向外推移,直至某一点与木卫二发生2:1的轨道共振;之后其轨道继续向外推移,同时将部分的旋转力矩转移给木卫二,从而也引起了后者的轨道向外推移;这个过程持续进行,直到木卫二到达某一点,与木卫三形成2:1的轨道共振.最终三者之间的两对上合现象的位置移动速率保持一致,形成拉普拉斯共振.
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木卫三-物理特性
构成
木卫三内部结构木卫三的平均密度为1.936g/cm3,表明它是由近乎等量的岩石和水构成的,后者主要以冰体形式存在.冰体的质量占卫星总质量的46-50%,
比之木卫四稍低.此外可能还存在某些不稳定的冰体,如氨的冰体.木卫三岩石的确切构成还不为人知,但是很可能接近于L型或LL型普通球粒陨石,这两类陨石较之H球粒陨石,所含的全铁和金属铁较少,而铁氧化物较多.在木卫三上,以质量计,铁和硅的丰度比为1.05-1.27,而在太阳中,则为1.8.
木卫三表面的反照率约为0.43.冰体水广泛存在于其表面,比重达到50-90%,高出整体比重许多.利用近红外光谱学,科学家们在1.04、1.25、1.5、2.0和3.0微米波长段发现了强烈的冰体水的吸附带.明亮地带的槽沟构造可能含有较多的冰体,故显得较为明亮.除了水外,对伽利略号和地基观测站拍摄的高分辨率近红外光谱和紫外线光谱结果的分析也显示了其他物质的存在,包括二氧化碳、二氧化硫,也可能还包括氰、硫酸氢盐和多种有机化合物.此外伽利略号还在木卫三表面发现了硫酸镁、硫酸钠等物质.这些盐类物质可能来自于地表之下的海洋.
木卫三的表面是不对称的:其同轨道方向的一面要亮于逆轨道方向的一面.这种状况类似于木卫二,而和木卫四的状况正好相反.此外,木卫三同轨道方向一面似乎富含二氧化硫.而二氧化碳在两个半球的分布则相对均匀,尽管在极地地区并未观测到它的存在.木卫三上的撞击坑(除了一个之外)并不富含二氧化碳,这点也与木卫四不同.木卫三的二氧化碳可能在过去的一段时期已经被消耗殆尽了.
内部结构
木卫三的地层结构已经充分分化,它含有一个由硫化亚铁和铁构成的内核、由硅酸盐构成的内层地涵和由
木卫三内部结构
冰体构成的外层地涵.这种结构得到了由伽利略号在数次飞掠中所测定的木卫三本身较低的无量纲转动惯量——数值为0.3105± 0.0028——的支持.事实上,木卫三是太阳系中转动惯量最小的固态天体.伽利略号探测到的木卫三本身固有的磁场则与其富铁的、流动的内核有关.拥有高电导率的液态铁的对流是产生磁场的最合理模式.
木卫三内部不同层次的厚度取决于硅酸盐的构成成分(其中部分为橄榄石和辉石)以及内核中硫元素的数量.最可能的情况是其内核半径达到700-900千米,外层冰质地涵厚度达800-1000千米,其余部分则为硅酸盐质地涵.内核的密度达到了5.5–6g/cm3,硅酸盐质地涵的密度为3.4–3.6g/cm3.与地球内核结构类似,某些产生磁场的模型要求在铁-硫化亚铁液态内核之中还存在着一个纯铁构成的固态内核.若是这种类型的内核,则其半径最大可能为500千米.木卫三内核的温度可能高达1500-1700K,压力高达100千巴(100亿帕).
表面特征
木卫三的表面主要存在两种类型的地形:一种是非常古老的、密布撞击坑的暗区,另一种是较之前者稍微年轻(但是地质年龄依旧十分古老)、遍布大量槽沟和山脊的明区.暗区的面积约占球体总面积的三分之一,其间含有粘土和有机物质,这可能是由撞击木卫三的陨石带来的.
槽沟地形区中新近形成的撞击坑
而产生槽沟地形的加热机制则仍然是行星科学中的一大难题.现今的观点认为槽沟地形从本质上说主要是由构造活动形成的;而如果山在其中起了作用的话,那也只是次要的作用.为了引起这种构造活动,木卫三的岩石圈必须被施加足够强大的压力,而造成这种压力的力量可能与过去曾经发生的潮汐热作用有关——这种作用可能在木卫三处于不稳定的轨道共振状态时发生.引力潮汐对冰体的挠曲作用会加热星体内部,给岩石圈施加压力,并进一步导致裂缝、地垒和地堑的形成,这些地形取代了占木卫三表面积70%的古老暗区.槽沟地形的形成可能还与早期内核的形成过程及其后星体内部的潮汐热作用有关,它们引起的冰体的相变和热胀冷缩作用可能导致木卫三发生了微度膨胀,幅度为1-6%.随着星体的进一步发育,热水喷流被从内核挤压至星体表面,导致岩石圈的构造变形.星体内部的放射性衰变产生的热能是最可能的热源,木卫三地下海洋的形成可能就有赖于它.通过研究模型人们发现,如果过去木卫三的轨道离心率值较现今高很多(事实上也可能如此),那么潮汐热能就可能取放射性衰变热源而代之,成为木卫三最主要的热源.
在两种地形中均可见到,但是在暗区中分布的更为密集:这一区域遭遇过大规模的陨石轰击,因而撞击坑的分布呈饱和状态.较为明亮的槽沟地形区分布的撞击坑则较少,在这里由于构造变形而发育起来的地形成为了主要地质特征.撞击坑的密度表明暗区的地质年龄达到了40亿年,接近于月球上的高地地形的地质年龄;而槽沟地形则稍微年轻一些(但是无法确定其确切年龄).和月球类似,在35-40亿年之前,木卫三经历过一个陨石猛烈轰击的时期.如果这种情况属实,那么这个时期在太阳系内曾经发生了大规模的轰击事件,而这个时期之后轰击率又大为降低.在亮区中,既有撞击坑覆盖于槽沟之上的情况,也有槽沟切割撞击坑的情况,这说明其中的部分槽沟地质年龄也十分古老.木卫三上也存在相对年轻的撞击坑,其向外发散的辐射线还清晰可见.木卫三的撞击坑深度不及月球和水星上的,这可能是由于木卫三的冰质地层质地薄弱,会发生位移,从而能够转移一部分的撞击力量.许多地质年代久远的撞击坑的坑体结构已经消失不见,只留下一种被称为变余结构(英语:palimpsest)的残迹.
木卫三的显著特征包括一个被称为伽利略区的较暗平原,这个区域内的槽沟呈同心环分布,可能是在一个地质活动时期内形成的.另外一个显著特征则是木卫三的两个极冠,其构成成分可能是霜体.这层霜体延伸至纬度为40°的地区.旅行者号首次发现了木卫三的极冠.目前有两种解释极冠形成的理论,一种认为是高纬度的冰体扩散所致,另一种认为是外空间的等离子态冰体轰击所产生的.伽利略号的观测结果更倾向于后一种理论.
大气层和电离层
1972年,一支在印度尼西亚的波斯查天文台工作的印度、英国和美国天文学家联合团队宣称他们在一次掩星现象中探测到了木卫三的大气,当时木星正从一颗恒星之前通过.他们估计其大气压约为1微巴(0.1帕).1979年旅行者1号在飞掠过木星之时,借助当时的一次掩星现象进行了类似的观测,但是得到了不同的结果.旅行者1号的掩星观测法使用短于200纳米波长的远紫外线光谱进行观测,这比之1972年的可见光谱观测法,在测定气体存在与否方面要精确得多.旅行者1号的观测数据表明木卫三上并不存在大气,其表面的微粒数量密度最高只有1.5 × 109 cm−3,对应的压力小于2.5 × 10−5微巴.后一个数据较之1972年的数据要小了5个数量级,说明早期的估计太过于乐观了.
木卫三表面的假色温度图不过1995年哈勃空间望远镜发现了木卫三上存在稀薄的、以氧为主要成分的大气,这点类似于木卫二的大气.哈勃望远镜在130.4纳米到135.6纳米段的远紫外线光谱区探测到了原子氧的大气光.这种大气光是分子氧遭受电子轰击而离解时所发出的,这表明木卫三上存在着以O2分子为主的中性大气.其表面微粒数量密度在 1.2–7 × 108 cm−3范围之间,相应的表面压力为0.2–1.2 × 10−5微巴.这些数值在旅行者号1981年探测的数值上限之内.这种微量级的氧气浓度不足以维持生命存在;其来源可能是木卫三表面的冰体在辐射作用下分解为氢气和氧气的过程,其中氢气由于其原子量较低,很快就逃逸出木卫三了.木卫三上观测到的大气光并不像木卫二上的同类现象一般在空间分布上呈现均一性.哈勃望远镜在木卫三的南北半球发现了数个亮点,其中两个都处于纬度50°地区——即木卫三磁圈的扩散场线和聚集场线的交界处.同时也有人认为亮点可能是等离子体在下落过程中切割扩散场线所形成的极光.
中性大气层的存在着木卫三上也应该存在电离层,因为氧分子是在遭受来自磁圈和太阳远紫外辐射的高能电子轰击之后而电离的.但是和大气层一样,木卫三电离层的性质也引发了争议.伽利略号的部分观测发现在木卫三表面的电子密度较高,表明其存在电离层,但是其他观测则毫无所获.通过各种观测所测定的木卫三表面的电子密度处于400–2,500 cm−3范围之间.及至2008年,木卫三电离层的各项参数仍未被精确确定.
证明木卫三含氧大气存在的另一种方法是对藏于木卫三表层冰体中的气体进行测量.1996年,科学家们公布了针对臭氧的测量结果.1997年,光谱分析揭示了分子氧的二聚体(或双原子分子)吸收功能,即当氧分子处于浓相状态时,就会出现这种吸收功能,而如果分子氧藏于冰体之中,则吸收功能最佳.二聚体的吸收光谱位置更多的取决于纬度和经度,而非表面的反照率——随着纬度的提高,吸收光谱的位置就会上移.而相反的,随着纬度的提高,臭氧的吸收光谱则会下移.实验室的模拟试验表明,在木卫三上表面温度高于100K的地区,O2并不会聚合在一起,而是扩散至冰体中.
当在木卫二上发现了钠元素之后,科学家们便开始在木卫三的大气中寻找这种物质,但是到了1997年都一无所获.据估计,钠在木卫三上的丰度比木卫二小13倍,这可能是因为其表面原本就缺乏该物质或磁圈将这类高能原子挡开了.木卫三大气层中存在的另一种微量成分是原子氢,在距该卫星表面3000千米的太空即已能观测到氢原子的存在.其在星体表面的数量密度约为1.5 × 104 cm−3.
磁层
1995年至2000年间,伽利略号共6次近距离飞掠过木卫三,发现该卫星有一个独立于木星磁场之外的、长期存在的、其本身所固有的磁矩,其大小估计为1.3 × 1013 T·m3,比水星的磁矩大三倍.其磁偶极子与木卫三自转轴的交角为176°,这意味着其磁极正对着木星磁场.磁层的北磁极位于轨道平面之下.由这个长期磁矩创造的偶极磁场在木卫三赤道地区的强度为719±2纳特斯拉,超过了此处的木星磁场强度——后者为120纳特斯拉.木卫三赤道地区的磁场正对着木星磁场,这使其场线有可能重新聚合.而其南北极地区的磁场强度则是赤道地区的两倍,为1440纳特斯拉.
长期存在的磁矩在木卫三四周划出一个空间,形成了一个嵌入木星磁场的小型磁层.木卫三是太阳系中已知的唯一一颗拥有磁层的卫星.其磁层直径达4-5RG (RG=2,631.2千米).在木卫三上纬度低于30°的地区,其磁层的场线是闭合的,在这个区域,带电粒子(如电子和离子)均被捕获,进而形成辐射带.磁层中所含的主要离子为单个的离子化的氧原子——O ——这点与木卫三含氧大气层的特征相吻合.而在纬度高于30°的极冠地区,场线则向外扩散,连接着木卫三和木星的电离层.在这些地区已经发现了高能(高达数十甚至数百千伏)的电子和离子,可能由此而形成了木卫三极地地区的极光现象.另外,在极地地区不断下落的重离子则发生了溅射运动,最终使木卫三表面的冰体变暗.
木卫三磁层和木星磁场的相互影响与太阳风和地球磁场的相互作用在很多方面十分类似.如绕木星旋转的等离子体对木卫三逆轨道方向磁层的轰击就非常像太阳风对地球磁场的轰击.主要的不同之处是等离子体流的速度——在地球上为超音速,而在木卫三上为亚音速.由于其等离子体流速度为亚音速,所以在木卫三逆轨道方向一面的磁场并未形成弓形激波.除了其本身固有的磁层外,木卫三还拥有一个感应产生的偶极磁场,其存在与木卫三附近木星磁场强度的变化有关.该感应磁场随着木卫三本身固有磁层方向的变化,交替呈放射状面向木星或背向木星.该磁场的强度较之木卫三本身之磁场弱了一个数量级——前者磁赤道地区的场强为60纳特斯拉,只及木星此处场强的一半.木卫三的感应磁场和木卫四的以及木卫二的感应磁场十分相似,这表明该卫星可能也拥有一个高电导率的地下海洋.由于木卫三的内部结构已经是彻底的分化型,且拥有一颗金属内核,所以其本身固有的磁层的产生可能与地球磁场的产生类似:即是内核物质运动的结果.如果磁场是基于发电机原理的产物,那么木卫三的磁层就可能是由其内核的成分对流运动所造成的.
尽管已知木卫三拥有一个铁质内核,但是其磁层仍然显得很神秘,特别是为何其他与之大小相同的卫星都不拥有磁层.一些研究认为在木卫三这种相对较小的体积下,其内核应该早已被充分冷却以致内核的流动和磁场的产生都无以为继.一种解释声称能够引起星体表面构造变形的轨道共振也能够起到维持磁层的作用:即木卫三的轨道离心率和潮汐热作用由于某些轨道共振作用而出现增益,同时其地幔也起到了绝缘内核,阻止其冷却的作用.另一种解释认为是地幔中的硅酸盐岩石中残留的磁性造成了这种磁层.如果该卫星在过去曾经拥有基于发电机原理产生的强大磁场,那么该理论就很有可能行得通.
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木卫三-形成和演变
木卫三可能由木星次星云——即在木星形成之后环绕于其四周的、由气体和尘埃组成的圆盘——的吸积作用所产生.木卫三的吸积过程持续了大约1万年,相
较暗的尼克尔森区和较亮的哈帕吉亚槽沟之间可谓泾渭分明.
较于木卫四的10万年短得多.当伽利略卫星开始形成之际,木星次星云中所含的气体成分已经相对较少;这导致了木卫四较长的吸积时间.相反,由于木卫三是紧接木星之后形成的,这时的次星云还比较浓密,所以其吸积作用所耗时间较短.相对较短的形成时间使得吸积过程中产生的热量较少逃逸,这些未逃逸的热量导致了冰体的融化和木卫三内部结构的分化:即岩石和冰体相互分开,岩石沉入星体中心形成内核.在这方面,木卫三与木卫四不同,后者由于其较长的形成时间而导致吸积热逃逸殆尽,从而无法在初期融化冰体以及分化内部结构.这一假说揭示了为何质量和构成物质如此接近的两颗卫星看起来却如此得不同.
在其形成之后,木卫三的内核还保存了大部分在吸积过程和分化过程中形成的热量,它只是缓慢的将少量热量释放至冰质地幔层中,就如同热电池的运作一般.接着,地幔又通过对流作用将热量传导至星体表面.不久岩石中蕴含的放射性元素开始衰变,产生的热量进一步加热了内核,从而加剧了其内部结构的分化,最终形成了一个铁-硫化亚铁内核和一个硅酸盐地幔.至此,木卫三内部结构彻底分化.与之相比较,未经内部结构分化的木卫四所产生的放射性热能只能导致其冰质内部的对流,这种对流有效地冷却了星体,并阻止了大规模的冰体融化和内部结构的快速分化,同时其最多只能引起冰体与岩石的部分分化.现今,木卫三的冷却过程仍十分缓慢.从起内核和硅酸盐地幔所释放出的热量使得木卫三上的地下海洋得以存在,同时只是缓慢冷却的流动的铁-硫化亚铁内核仍在推动星体内的热对流,并维持着磁圈的存在.现在木卫三的对外热通量很可能高于木卫四.

美国航空航天局和欧洲空间局合作的一项旨在探测木星卫星的计划——“木卫二-木星计划”将于2020年实施.2009年2月,美国航空航天局和欧洲空间局确认该计划将优先于“土卫六-土星计划”得以实施.但是欧洲空间局的计划资金仍然面临来自该局其他计划的竞争.木卫二-木星计划”包括美国航空航天局主持的“木星-木卫二轨道飞行器”和欧洲空间局主持的“木星-木卫三轨道飞行器”,可能还包括日本宇宙航空研究开发机构主持的“木星磁场探测器”. 已被取消的环木卫三轨道探测计划是木星冰月轨道器.原计划使用核裂变反应堆作为其动力来源,这将使其能够对木卫三进行详细勘查.但是由于预算裁剪,该计划于2005年被取消.另外还有一个被取消的计划被称为“宏伟的木卫三”(The Grandeur of Ganymede).
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木卫三“加尼米德”冰层下有海洋
研究人员发现,在太阳系中最大的卫星木卫三“加尼米德”(Ganymede)表面的崎岖冰层下,可能藏有液态的咸水海洋.地下水源的存在,是星球上是否拥有生命迹象的重要指针.这项最新的结果使得“加尼米德”也成为第3颗拥有地下水源的木星卫星.另外2个类似的卫星,分别是木卫二“欧罗巴”(Europa)以及木卫四“卡利斯托”(Callisto).研究人员是在分析美国太空总署(NASA)的伽利略号宇宙飞船(Galileo)所传回的资料时,发现了可能的地底海洋.伽利略号宇宙飞船在1995年12月升空后,便开始绕着木星飞行收集资料.今年5月20日,伽利略号终于飞到最接近“加尼米德”的位置,两者仅仅相距809公里.科学家最近的发现,就是根据这次所传回来的资料.研究小组表示,一种用来测试磁场的仪器,在“加尼米德”的内部,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(UCLA)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『加尼米德』的表面冰层下,应该藏有一层液态的水.”基弗森说,这个约有几英里厚的液态水层,应该是落在距离卫星地表160公里左右的地底下,水温可能为摄氏零下55.56度,不过,由于卫星内部的高压,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,“加尼米德”的表面活动看起来与地球相差无几.受到卫星内部放射性元素的热度影响,“加尼米德”地表的坚硬冰层,事实上,是浮在一层更具活动性的冰上.不过,在人类寻找外星生物的计划上,木星的“欧罗巴”卫星,还是目前科学界最主要的目标.因为,不像“卡利斯托”或是“加尼米德”,科学家在“欧罗巴”上所侦测到的地底海洋层并不很深,离地表只有几英里的距离.
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轨道
木卫三的轨道距离木星107万400千米,是伽利略卫星中距离木星第三近的,[8]其公转周期为7天3小时.和大部分已知的木星卫星一样,木卫三也为木星所锁定,永远都以同一面面向木星.[17]它的轨道离心率很小,轨道倾角也很小,接近于木星赤道,同时在数百年的周期里,轨道的离心率和倾角还会以周期函数的形式受到太阳和木星引力摄动的影响.变化范围分别为0.0009-0.0022和0.05-0.32°.[18]这种轨道的变化使得其转轴倾角在0-0.33°之间变化.[3]

土星和木星到底有多少颗卫星

土星的卫星至少有18个,其中9个是1900年以前发现的.土卫一到土卫十按距离土星由近到远排列为:土卫十、土卫一、土卫二、土卫三、土卫四、土卫五、土卫六、土卫七、土卫八、土卫九.土卫十离土星的距离只有159,500公里,仅为土星赤道半径的2.66倍,已接近洛希极限.这些卫星在土星赤道平面附近以近圆轨道绕土星转动.
1980年,当旅行者号探测器飞过土星时,在原有的九颗卫星(土卫一、土卫二、土卫三、土卫四、土卫五、土卫六、土卫七、土卫八和土卫九)基础上,又发现了八颗新的卫星.但是很难说土星究竟有多少卫星.一些组成土星光环的较大的粒子实际上也许就是小卫星.土星在太阳系中拥有的卫星最多.跟木星卫星不一样,土星卫星不能简单地以成分和密度来归类划分."旅行者号"所发现的卫星显示出复杂多样的特征.
土卫四和土卫五的某些地域非常坑坑洼洼,另一些地方则平坦得多.表面的白色条状表明在这两颗卫星上曾经有水冒出.土星众多卫星中,最令我们感兴趣的是土卫六--太阳系中最大的卫星之一."旅行者号"的科学家惊奇地发现,它有一层厚厚的~大气层~--密度比地球大气层高百分之六十.土卫六非常寒冷,表面温度约为零下150℃.在这样的温度条件下,甲烷以气态、液态、固态三种状态同时存在.行星学家克拉克·查普曼这样说道:"土卫六上的甲烷可能会象地球上0℃的水.""穿过北极的淤泥地带,可隐约见到土卫六的表面景观……由甲烷和氨冰块组成的岩石大多数被埋在一种粘性的油层之下.长时期内来自柏油烟雾的微小尘埃粒子不断聚集……土卫六浓稠的液态甲烷与海洋被甲烷冰雾令人窒息的雾霭所遮挡." 极小的土卫一有一个创痕,那是太阳系中最明显的创痕之一.一个巨大的~陨石坑~显示出它曾受过一次几乎将其一分为二的重创.重创之下的这个巨大陨石坑直径约为整个星球的三分之一.它的表面是如此的坑坑洼洼,使得冰层被切成了片片碎块.在它的表面上行走,宛如走在一个巨大的雪锥之上.
土卫二有一个断层系统以及从未受过陨石冲击的大区域.陆潮受热可能在重建表面的过程中发挥了重大作用.这种活动似乎就发生在最近,这也可以用来解释它的表面为何光彩夺目.土卫二几乎反射所有的光线,其冰冻的表面可能会被来自内部的水不断覆盖.
土卫侧很亮,另一侧很暗.亮的那侧能将大约一半照射到的光反射出去,而另一侧几乎一片黑暗.黑色物质里可能包含着有机碳--生命必需的组成成分之一.
土卫七看上去象是较大物体的一个碎块.它不规则的形状和极度坑坑洼洼的表面使它看似一个稍大的小行星.这颗卫星的碎片现在可能已进入了土星光环.
土卫三也是从明显的宇宙暴力之中幸存下来的.一条巨大的沟壑从卫星的一端伸展到另一端.这个长狭谷看起来是由内部力量而引起的.它内部凝固和膨胀的压力使其表面产生裂缝.科学家们无法解释一个至少百分之八十由水冰组成的卫星是如何经受住这样的地质活动的.
在宇宙飞船探测木星之前,人们知道木星有13颗卫星.科学家们从“旅行者2号”发回的照片上又发现了3颗,共有16颗木卫(可能有无数卫星).按距离木星中心由近及远的次
序为:木卫十六、木卫十四、木卫五、木卫十五、木卫一、木卫二、木卫三、木卫四、木卫十三、木卫六、木卫十、木卫七、木卫十二、木卫十一、木卫八和木卫九.它们都围绕着木星公转,离木星最远的木卫九与木星的距离比地球和月亮的距离远60倍,它绕木星公转一周需要758天.
木卫一、木卫二、木卫三、木卫四于1610年由伽利略发现,称为伽利略卫星.1892年巴纳德用望远镜发现了木卫五,其他卫星都是1904年以后用照相方法陆续发现的.“旅行者号”飞船于1979年发现了木卫十四,1980年又先后发现木卫十五和木卫十六.除四个伽利略卫星外,其余的卫星半径多是几公里到20公里的大石头.木卫三较大,其半径为2631公里.
木卫可分为三群:最靠近木星的一群——木卫十六、木卫十四、木卫五、木卫十五和四颗伽利略卫星等8颗,轨道偏心率都小于0.01,顺行,属于规则卫星;其余均属不规则卫星.离木星稍远的一群卫星——木卫十三、木卫六、木卫十及木卫七,偏心离为 0.11~0.21,顺行.离木星最远的一群——木卫十二、木卫十一、木卫八及木卫九,偏心率0.17~0.38、逆行.
木星的四个伽利略卫星和木卫五的轨道几乎在木星的赤道面上.“旅行者1号”对这五颗卫星作了考察.
木卫五是天文学家巴纳德于1892年在木卫一的轨道内发现的,形状呈形.“旅行者1号”发现它为浅灰色,上有一个长约130公里、宽200~220公里的微红区域.木星光环正位于木卫五的轨道里.
木卫一是16颗卫星中最著名的一颗,离木星很近,平均距离约42万千米.它的体积并不是很大,直径约3640千米,密度和大小有些类似月球,呈球状,整个表面光滑而干燥,有开阔的平原、起伏的山脉和长数千千米、宽百余千米的大峡谷,还有许多火山盆地.它的颜色特别的鲜红,比火星还红,可能是太阳系中最红的天体,上空由稀薄的二氧化硫大气及钠云所包围,并有很频繁的火山活动.旅行者1号探测器在木卫一的表面共发现了9座火山,火山的喷发高度为70~300千米,喷发速度平均每秒1000米,比地球火山爆发大.这些火山不断地喷出由二氧化硫组成的烟,降落在木卫一的表面.这些烟是本星磁层中许多粒子的主要来源,也就是木星磁层中辐射带最强的部分.木卫一是迄今在太阳系中所观测到的火山活动最为频繁和激烈的天体,这一发现给天文学家对太阳系天体的研究提供了新的启示.
木卫二是一颗体积比月球小,但密度和月球差不多,表面非常光滑,被大量的冰覆盖着,好像是一个冰与奶油巧克力混合而成的大球体.所以从望远镜中看是一颗显得非常明亮的天体.木卫二的另一特征是冰面上布满了许多纵横交错、密如蛛网的明暗条纹,很可能是冰层的裂缝.在木卫二的表面覆盖一层50千米厚的海洋,海洋的上面又覆盖着一层约5千米厚的冰层,也许这就是木卫二的表面如此光滑,反照率又这么高的原因.
木卫三是木星最大的一颗卫星,它的体积比水星大,表面呈黄色,可分为盖满冰层的明亮区和冰上堆积着岩质灰尘的黑暗区,并有几处横向错开的断层、线状地形、互相平形的山脊与深沟.这些线状地形互相重叠,显示它们形成的年代不同.因此,天文学家推断,木卫三可能曾经发生过类似地球的板块活动.
木卫四的表面布满了密密麻麻的陨石坑,最明显的特征是一个像牛眼似的白色核心,外面被一层圆环包围着,类似同心圆盆地,直径达600~1500千米.木卫四除了坑洞以外再也找不到其他特殊的地形,因而推断它是太阳系中最古老的卫星表面,在很早以前就终止了内部活动.
每颗伽利略卫星都有自己的特点,它们的表面、颜色、地壳构造和我们熟悉的行星很不相同.通过对伽利略卫星的研究,我们对太阳系有了更新的认识.
1610年1月,大物理学家伽利略用望远镜首先观测到木星的4颗卫星,即木卫一、木卫二、木卫三、木卫四.后人统称它们为枷利略卫星.以后很长一段时间,人们没有再发现木星的卫星,直到1892年巴纳德才发现了木卫五.尔后又陆续发现木卫六、七…….1974年,发现了木卫十三.1979年,
“旅行者”探测器遨游木星时,又发现了3颗木星卫星.这16颗卫星连同木星一起,组成了一个庞大的系统,称为木星系,不少人认为它是一个微型太阳系,对研究太阳系形成和演化的天文学家来说,它是一个令人心驰神往的世界.

拥有磁圈和含氧大气层,海洋深度是地球的10倍,木卫三有生命吗

非常感谢邀请。

首先,在2015年,美国宇航局NASA通过对木星的卫星_木卫三进行一系列的研究后,公布一项研究报告,他们在木卫三的冰盖下发现了如同地球海洋一般的咸水海洋,海洋面积是地球的6倍,海洋深度是地球的10倍。同时,木卫三还拥有含氧的大气层。还拥有磁圈。

这些目前已知碳基生命存在的必要条件的拥有,在我们的太阳系里所有的卫星中,木卫三是独一无二的。在木卫三的海洋里很可能存在着生命。但是,就我们目前的观测条件而言,还没有在木卫三的表面找到生命迹象,但是木卫三的内部或许要远比我们想象的复杂。

南极冰层800米深处,科学家发现了"异形"生命,说明了什么

南极冰层800米深处,科学家发现了"异形"生命,说明了什么?

南极大陆是人类历史上最晚发现的一块陆地,总面积1400万平方公里,几乎全部被冰雪所覆盖,平均冰层厚度2500米,最厚处达4000多米。南极冰盖包含的冰川水量,相当于地球上冰川总量的80%以上。而关于南极冰盖以下到底是什么样的环境,一直以来都是科学家们感兴趣的研究领域。

南极洲的形成历史

根据德国物理学家魏格纳提出的地球漂移说理论,地球在距今40多亿年前形成原始海洋之时,只有一块整体的大陆,由于组成的这块“联合古陆”的组成物质密度要小于海洋板块的地壳物质密度,因此看上去就像漂浮在海洋之上。这块大陆面积十分巨大,无时无刻不再受到地球自转离心力、月球和太阳对地球海洋的潮汐力影响,因此整块的大陆一直以来都具有的趋势。

据后来的科学家们进一步研究发现,南极洲目前所在的位置,一开始并没有任何陆地存在。而现在的南极洲的大部分陆地,在3-5亿年之前应该还是“联合古陆”的一部分,此后随着古陆的分离,其中分离出来的一大块陆地,包含了现在的非洲、南美洲和南极洲的大部分,被称为“古冈瓦那大陆”。而在1.2亿年前的侏罗纪中期,古冈瓦那大陆又继续分离出3个部分,分别向3个方向缓慢飘移,其中南极洲的主体大陆一直向着南极点的方向靠近,一直持续到约3000多万年前,才移动了现在南极洲的位置。

而之所以大陆的漂移速率有越来越快的趋势,主要是由于大陆板块漂移的内外合力加大有关,除了刚才所说的由于引力和旋转原因造成的巨大离心力和潮汐力以外,其地球内部产生的板块漂移催化作用也越来越明显。由于地球不同区域地壳的组成成分略有差异,而且大陆和大洋地壳的密度不同,在板块与板块相接处是地壳相对最薄弱的地方,而且海洋地壳相对陆地来说普遍要薄很多,来自上地幔熔融态物质往往会从大洋中脊流出,遇冷的海水凝固形成新的大洋地壳,然后推动旧的地壳向两侧移动,在软流层的运动加持下,地球各个板块就会发生相应的水平运动。

以上关于南极洲的演变历史,可以从非洲、南美洲、南极洲的地质构造、沿海区域的海岸线、煤炭资源分布、一些古生物化石的相似性或者相容性得到一定的验证。

南极冰层下面发现的生命

其实在南极大陆漂移到目前位置之前,所处的区位气候也是比较温暖湿润的,这从南极洲冰层之下勘探出的煤炭就可以得到佐证。只不过,随着南极大陆的逐渐南迁,温度逐渐下降,气候日益恶劣,大片冰川逐渐覆盖了南极大陆,很多物种在漂移过程中相继灭绝。

在上世纪60年代,苏联地理学家卡皮查在乘坐飞机经过南极洲时,发现一块大面积的平坦区域,认为冰层下面可能存在巨大湖泊,这是科学家们第一次提出这样的观点。后来又经过了10多年,英国科学家在此进行冰层厚度检测实验时,发现冰层之下4000米的巨大区域相关数据显示异常状态,可能存在着面积很大的冰下湖泊。1996年时,这里存在湖泊的猜测终于得到证实,科学家们通过卫星测量和透冰雷达的综合应用,在俄罗斯东方站的下面,发现了一个面积与安大略湖相近、平均深度500米左右的巨大湖泊,人们将这个湖泊命名为沃斯托克湖。

此后,科学家们又通过相应的探测和研究分析,相继在南极冰盖下面发现了400个地下湖泊,比较有名的有惠兰斯湖、埃尔斯沃思湖、东方湖、默瑟湖等。对于这400多个地下湖泊,科学家们在其中的若干湖泊中,通过钻探冰层的,取出了其中的水样进行分析,结果令人大吃一惊,在几乎与世隔绝的水中,竟然发现含有不同种类的生命体存在!

  • 在距离冰面3400米的沃斯托克湖水样中,检测发现出3507个基因序列,经研究其中94%来源于细菌、6%来源于真核生物。通过进一步的深入研究,科学家们认为,沃斯托克湖中,可能含有复杂的生物系统,其中含有细菌、真菌和原生生物,或者更为复杂的软体动物的可能性很大。
  • 在距离冰面800米的惠兰斯湖水样中,每毫升湖水中含有13万个细胞结构,并且通过DNA测序,发现含有3931种细菌和古细菌。
  • 在距离冰面700多米的罗斯冰架基线附近,通过穿过用热水钻的打的孔洞,水下机器人拍摄到了水下的画面,竟然发现了20多条半透明的鱼、以及一些红色的甲壳类生物。虽然钻探的这个区域为陆上冰盖向海洋延伸的部分,并不是地下冰湖,但是相对封闭的地下环境,也使这个由冰体流入的区域被围成了一个“内海”,这里的生态系统几乎完全与外界海洋隔离开来。

南极冰层之下发现生命的启示

南极大陆冰层之下,由于承受着巨大冰盖所带来的压力,这里的水体中的压力,将会比正常情况下地表之中的水压大上几十甚至几百倍,而且氧气、氮气的浓度也因巨大的压力形成了过饱和的状态。而且这里受冰层的阻挡,阳光不可能照射进来,外界能量的输入量极小,非常不利于生物的生存和繁衍,生态系统的运行也势必处于非常缓慢的“低速”运转之中。不过,从南极大陆巨大的冰盖之下能够发现生命,虽然以低等级的生命体为主,但也给了我们不少的启示。

  • 地球的幸运。地球相对于宇宙来说,是一个“幸运儿”,众多适合生命诞生的条件完美地组合在了一起,使地球上形成了形形的生命形态,组成了一个个或简单或复杂的生态系统。
  • 生命力的顽强。无论地球环境条件如何,都有生命体相应的生存策略。无论是恐怖漆黑的海底、炙热的火山口周围,还是炎热干旱的沙漠、巨在冰盖之下的南极湖泊,都能够或多或少地发现生命体的踪迹,不得不佩服生命的神奇和生命力的强大。
  • 生命进化依赖于环境。在一个开放型的生态系统中,处于不同生态位的生物,其进化途径会因为自然环境的多变性、能级承载对象的复杂性以及自身基因突变的选择性,使得进化树上的变化多姿多彩,形成了众多分支,演化为多种多样的生物世界。而像南极冰下湖泊的生命体,如果处在一个相对狭小和封闭的环境中,那么,无论是从能量的获取、物质的输入和循环方面,都需要以更加有效的新陈代谢、更加适宜能量聚集和利用的,来推动形成生命体的相应形态、结构和种群,与开放型的生态系统会形成截然不同的生态系统结构和功能。
  • 必须敬畏生命。地球上每个生物体的生命,都来之不易,要更加牢固树立尊重自然、敬畏生命的意识,积极倡导和实践人与自然和谐共生,用心去聆听大自然的声音。

总结一下

南极冰下湖泊发现生命体,既让我们吃惊,其实细想起来也不出意料,地球本来就是一个由众多生命体构成的多彩世界,是一个非常适合生命体存在的宜居星球,生命力的顽强、生物进化的能力,绝对超出我们的想像。从目前来看,我们对地球包括地球生命的认知还处在一个比较低级的层面,还有更多需要深入研究和破解的难题和疑惑等待着我们,这其实也是科学的力量,推动科学前行的力量。

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