韦伯观察土卫二的水蒸气羽流

由于土卫二以仅 1.37 个地球日的周期快速绕土星运行，喷出的水蒸气沿着其轨道并围绕其轨道扩散，在这颗气态巨行星周围形成一个大环面。

土卫二是土星的第六大卫星，直径为 505 公里(314 英里)。

1789 年，出生于德国的英国天文学家威廉·赫歇尔 (William Herschel) 发现了这颗卫星，它是我们太阳系中寻找地外生命的最激动人心的科学目标之一。

土卫二可能是土星系统中最大的水源，水和其他物质通过局部地质活动喷射到土星轨道。

NASA 的航海者号和 1980 年代和 90 年代的望远镜观测提供了土卫二上地质活动的早期线索，发现土卫二的轨道与土星最外层和最宽的环——致密的 E 环之间存在密切联系。

2005 年，美国宇航局卡西尼号宇宙飞船上的多个仪器在土卫二南极地区的裂缝中发现了一股气体和冰粒。

ESA 的赫歇尔天文台最近通过亚毫米光谱仪观测到沿着土卫二轨道的水环。

卡西尼号对羽流气体的测量是使用质谱法沿着特定的飞越轨迹进行的，并通过羽流内部区域(小于 200 公里)的恒星掩星进行。

相比之下，环面的测量并没有空间分辨，但它们表明水蒸气在整个土星系统中广泛存在。

虽然羽流的冰粒通量在多个时间尺度上变化，但对蒸汽通量的变化以及这些变化如何影响环面的结构和演化却知之甚少。

通过使用 NASA/ESA/CSA 詹姆斯·韦伯太空望远镜分析来自土卫二的远距离分子排放，来自 NASA 戈达德太空飞行中心的 Geronimo Villanueva 博士及其同事能够绘制出脱气水的分布图，比较活动水平由卡西尼号测量确定，并建立了羽流与可能在多个轨道上积累的羽流之外的扩展物质云的直接联系。

“当我查看数据时，起初，我认为我一定是错的。探测到比月球大 20 多倍的水柱，真是太令人震惊了，”Villanueva 博士说。

“水羽延伸 - 高达 10,000 公里(6,000 英里) - 远远超出其在南极的释放区域。”

羽流的长度并不是引起研究人员兴趣的唯一特征。

水蒸气喷出的速度，大约每秒 79 加仑，也特别令人印象深刻。

“土卫二绕土星的轨道相对较快，只有 33 小时。当它绕着土星旋转时，月球及其喷流基本上是在喷水，在它的身后留下一个光环，几乎像一个甜甜圈，”Villanueva 博士说。

“在韦伯的观察中，不仅羽流巨大，而且到处都是水。”

“这个模糊的水甜甜圈‘无处不在’，被描述为圆环，与土星的 E 环位于同一位置。”

韦伯的观测直接证明了月球的水蒸气羽流是如何供给环面的。

通过分析韦伯数据，作者确定大约 30% 的水留在这个圆环内，另外 70% 的水逃逸以供应土星系统的其余水。

“现在，韦伯提供了一种独特的方法来直接测量土卫二巨大羽流中的水如何随时间演化和变化，正如我们在这里看到的那样，我们甚至会做出新发现并更多地了解底层海洋的成分，”说同样来自 NASA 戈达德太空飞行中心的 Stefanie Milam 博士。

“由于韦伯的波长覆盖范围和灵敏度，以及我们从以前的任务中学到的东西，我们面前有一个全新的机会之窗。”

结果出现在本周的《自然天文学》杂志上。