木星的卫星欧罗巴在其冰壳下包含一大片咸水海洋，其中一些不时会浮出水面，而这片广阔的海洋也可以孕育生命。 欧罗巴最近是由美国宇航局的朱诺号宇宙飞船观测到的，但目前对月球内部海洋的检查仅限于地球上产生的计算机模型和模拟，因为没有任何任务正在积极探索这个绕木星运行的小卫星。 除了内部水偶尔会冲破冰壳并浮出水面外，内部海洋还会对包围它的冰壳产生什么其他影响？
这是一个国际研究团队希望回答的问题 检查旋转关系 在木卫二的冰壳和小卫星的内部海洋之间。 虽然科学家们长期以来一直怀疑冰壳的自由漂浮特性，这意味着它与内部海洋分离，但这项新研究首次提出了新的模型，表明洋流可能正在推动冰壳的旋转。
在这项研究中，研究人员检查了冰壳与其下方海洋之间的阻力。 在流体力学中， 阻力 是固体物体穿过周围流体时的体验。 在这种情况下，欧罗巴的冰壳底部正在穿过内海。 该研究还暗示，欧罗巴无数裂缝和脊的表面特征也可能是冰壳在被内部海洋拖曳时拉伸和压缩的结果。
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“在此之前，通过实验室实验和建模得知木卫二海洋的加热和冷却可能会驱动洋流，” Hamish Hay 博士说，他是牛津大学的研究员，但在 NASA JPL-Caltech 担任博士后研究员时进行了这项研究，并且是该研究的主要作者。 “现在我们的结果突出了海洋与冰壳旋转之间的耦合，这是以前从未考虑过的。”
几十年来，科学家们一直在争论冰壳和内海之间的旋转速度，特别是关于冰壳是否旋转得更快。 然而，科学家们一直试图利用木星对木卫二及其冰壳的巨大引力作为冰壳自转速度可能比海洋更快的原因，但直到现在他们还没有将海洋本身视为原因。
“对我来说，海洋环流中发生的事情足以影响冰壳是完全出乎意料的。 这是一个巨大的惊喜，”Robert Pappalardo 博士说，他是一名 欧罗巴快船 JPL 的项目科学家，也是该研究的合著者。 “我们在欧罗巴表面看到的裂缝和山脊可能与下方海洋的环流有关——地质学家通常不会认为，‘也许是海洋在做这些。’”
与合作 美国宇航局高级超级计算部门，研究人员使用相同的方法开发了木卫二内部海洋的环流模型，以开发用于研究地球海洋的模型。 长期以来，科学家们一直假设木卫二的内部海洋是由放射性衰变和潮汐加热共同作用从底部加热的，并创建了模拟来确定这将如何影响海洋环流。
研究小组发现，虽然海洋环流似乎从海底的垂直运动开始——南北和南北——但欧罗巴的自转导致这些洋流最终转向水平——东西和西东。 当研究人员将拖曳力纳入他们的模型时，他们发现，如果洋流速度足够快，则可以随时间改变上方冰壳的旋转速度，使其移动得更快或更慢。 最后，研究人员确定，随着内部海洋环流随时间变化，冰壳的旋转速度也会发生变化。
“这项工作对于了解其他海洋世界的旋转速度如何随时间变化可能很重要，”海伊博士说。 “现在我们知道了内部海洋与这些物体表面的潜在耦合，我们可能会更多地了解它们以及木卫二的地质历史。”
了解更多关于欧罗巴及其内部海洋的重要信息是 NASA 即将推出的 木卫二快船任务，目前计划于 2024 年发射并于 2030 年抵达木星。虽然 Europa Clipper 的主要科学目标将是确定木卫二的潜在宜居性，特别是与其内部海洋有关，但该任务也可能提供巨大的机会详细了解内部海洋如何影响冰壳以及它们的旋转行为。 在准备任务时，美国宇航局喷气推进实验室的科学家们目前正在使用一个名为“方舟”的模拟室，以便在快船到达欧罗巴之前了解更多关于木卫二的信息。
在未来几年和几十年里，科学家将对木卫二的内部海洋及其对月球冰壳的影响有何新见解？ 只有时间会证明一切，这就是我们科学的原因！
一如既往，继续做科学并继续向上看！
