神奇，木卫二会自己发光！科学家欲借机寻找地外生命

在太阳系中，太阳是唯一发光的天体。它凭借着核心处的核聚变所释放的巨大能量，照亮了整个太阳系。在这个半径超过1光年的系统中，其他天体都只能靠反射太阳的光芒才能亮起来。

可神奇的是，在几亿公里之外，科学家发现了一颗天体可以在没有太阳直射的地方发出光芒！在背向太阳的一侧，它凭借着惊人的荧光，让科学家们为此惊讶不已。这颗星球，就是木星的卫星——木卫二。

（图片说明：木卫二）

木卫二是太阳系中最特殊的卫星之一，它的岩石地表之下隐藏着一个深度达到100公里的巨大液态海洋，水资源储量远远超过了我们的地球。因此，长期以来，木卫二都被科学家看作是地球之外最适合生命存在的天体之一。

即便如此，我们仍然非常困惑：木卫二又不是恒星，不能进行核聚变，应该是不会发光的。想象一下，如果月亮也会发光，我们可能永远都只能看见满月，至少不可能看到今天这样的阴晴圆缺。那么，木卫二释放的光又是从哪来的呢？

科学家进一步研究后发现，“一个巴掌拍不响”，木卫二发光不仅仅是自己就能完成的，还离不开它的宿主行星，太阳系的巨无霸木星。

（图片说明：木卫二表面看木星假想图）

木星不仅仅在体积和质量上是太阳系的行星之首，它的磁场也异常强大，傲视群雄。在围绕木星公转的同时，木卫二还要承受木星的强大辐射。当一些高能粒子射出木星之后，由于没有大气层和磁场的保护，木卫二只能靠自己的身躯将这些高能粒子硬抗下来，这就是荧光的能量来源。

那么，木卫二荧光的产生机制又是怎样的呢？

显然，这一定与木卫二表面的物质结构有关，科学家意识到，这些荧光是我们探测这一内容的重要途径。于是，他们利用光谱仪，对木卫二进行了观测。光谱仪可以将天体发射或反射、折射的光进行分解，判断天体所含的物质。

（图片说明：木卫二和木星）

在此之前，科学家们就已经有了一些猜测，认为木卫二的表面可能和地球类似，包含一些硫酸镁、氯化钠等物质。科学家们认为，正是这些物质在溶于水后，通过高能量的辐射，就会发出荧光。简单来说，高能粒子会给这些物质的电子提供能量，使其向高能态跃迁。然后，“习惯”了低能态的电子会跃迁回去，原本吸收的能量就会以光子的形式释放出来，这就是我们看到的光。

NASA喷气推进实验室（JPL）的科学家们指出：欧罗巴表面的物质正是产生荧光的根本，不同的化合物对辐射的反应不尽相同，产生的荧光也不一样。有些地方的荧光看起来是绿色的，其他地方可能是蓝色的，还能看到白色的荧光。通过这些不同的荧光，科学家就能反推出产生荧光的物质。

（图片说明：科学家模拟木卫二黑夜侧的荧光）

JPL的科学家Murthy Gudipati指出：“我们推测，黑夜侧的冰辉可以在木卫二表面成分方面提供额外的信息，这些成分如何变化，也可以给我们提供线索，了解木卫二是否具备适合生命生存的条件。”在11月9日发表于《自然天文学》上的论文中，他以主要作者的身份向我们介绍了本次研究的内容。

在论文中，他和他的团队指出：“凭借着独一无二的辐射环境和地质及成分的多样性，木卫二的冰在夜间出现的光辉也是非常与众不同，和我们太阳系中其他的现象都不一样。”

为了更好地了解木卫二上发生的事，研究人员专门打造了一个实验设备，他们称之为欧罗巴高能电子和辐射环境测试冰室（Ice-Heart）。研究人员将这台设备带到马里兰州盖瑟斯堡，那里有一台高能电子束设备，可以模拟木星的强大磁场。

同样来自于JPL的Bryana Henderson是本次研究的合著者之一，他说：“不过，我们最终看到的现象还是有些始料未及的。当我们尝试新的冰成分时，荧光就会发生变化。然后我们凝视良久，问：'又是新的，对吧？这肯定是没见过的荧光啊。’然后我们就用光谱仪对着它进行观测，结果每一种冰都有着不同的光谱。”

另外一位参与者Fred Bateman是另一位参与者，他在实验中负责向模拟的冰进行辐射。他们把冰放在铝管中，降温到大约100K（-173℃）来模拟木卫二表面的环境，然后Bateman会施加辐射。他介绍说：“看到氯化钠水溶液的荧光水平比较低，是令我们忍不住说'哇塞’的时候。”

不仅仅是氯化钠，如果是碳酸钠溶液的冰，也会出现类似的情况。相反的，如果是硫酸镁的溶液，荧光则会增强。

（图片说明：本次模拟中，光照、微光和全暗条件下冰在辐射下发出的荧光）

通过这样的研究，我们可以对木卫二的表面成分进行研究。作为太阳系最宜居的天体之一，木卫二被寄予厚望。它的地下海洋中到底有什么，也是科学家最好奇的问题之一。我们目前还不能近距离对它进行探测，因此通过光谱进行分析是最有效的方法。通过光谱，我们可以知道木卫二表面有什么物质，甚至有希望发现有机物，而有机物又是生命存在的基础。

同时，根据计划，NASA将在几年后向木卫二发射专项探测器——欧罗巴快船，对这颗卫星进行实地考察。由此可见，科学家们有多么期待在这里寻找到地外生命。这样一来，就尤其可以说明本次研究的重要意义，当欧罗巴快船发射升空之时，它的任务之一或许就是本次研究的延续，帮助我们寻找木卫二上的生命。

（图片说明：木卫二可能拥有着巨大的地下海洋）

另外，虽然这次研究针对的是木卫二，但这个研究方法和思路可以应用到其他木卫或者更远的天体上。