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木卫一缺失的氧气

了解木卫一如何从其表面的冰中逸出氢气,揭示其大气过程的有趣见解。

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去年六月,伽利略号飞船飞越木星的卫星木卫一,探测到一股浓密的原子氢从该卫星稀薄的大气层中逸出。这本身并不罕见:原子氢也从地球、火星和金星的大气层顶部逸出。然而,在所有这些情况下,氢气都来自大气中的水蒸气。太阳的能量将水蒸气分子分解成氢气和氧气原子。虽然部分氢气逸出,但氧气则在大气层中积累。但木卫一的大气层非常稀薄,水蒸气含量也远低于其他星球。那么,研究人员想知道,所有这些氢气是从哪里来的?

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科罗拉多大学博尔德分校的行星科学家查尔斯·巴斯认为,他已经确定了木卫一逸出氢气的来源:它来自覆盖在其表面的冰。然而,留下的氧气并没有形成大气层。巴斯说,我们认为它正在积累并被掺入冰冷的表面中,因此冰中含有额外的氧气——过氧化氢。我认为木卫一表面的所有冰都可能覆盖着额外的氧气。

巴斯和他的同事计算出,太阳能每年会分解木卫一表面的一纳米(0.00000004英寸)的冰。这既是消失的水量,也是根据我们的理论,留下的氧气量。那么,在千年之后,将消失一层0.00004英寸深的冰;在十亿年后,月球将失去超过三英尺的冰——并获得超过三英尺的额外氧气。巴斯说,这数量相当可观。哈勃太空望远镜的观测结果显示,木卫一的冰中发现了氧气,这支持了巴斯的理论。

巴斯说,氧气不一定停留在表面。它可能会随着时间的推移混合到冰中,与下面的岩石发生反应。火星上也是这样:留下了额外的氧气,并与岩石发生反应,将暗淡的颜色变成红色的氧化铁,赋予火星其独特的色调,巴斯说。这并不是说木卫一的冰下也是红色的。这取决于岩石中是否含有铁。

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