NASA的朱诺探测器在2023年12月30日，第57次近距离飞掠木星时捕获了木星火山卫星艾欧的北极地区。在2024年2月3日的飞掠过程中获取的数据帮助科学家理解艾欧的内部结构。（图片来源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS。图像处理：Gerald Eichstädt）科学家测量了木星火山卫星艾欧表面下的温度，首次窥见了驱动太阳系中最活跃火山世界的隐藏热量。在2023年底和2024年初对艾欧的近距离飞掠期间，NASA的朱诺探测器将其微波辐射仪（MWR）指向了这颗卫星，探测了其表面下大约六到二十英尺（两到六米）的深度。根据该机构的声明，最初设计用于透过木星厚厚的云层，该仪器却揭示了一种强大的新方法，用于研究热量如何在行星地壳中移动。研究的共同作者、朱诺的主要研究员斯科特·博尔顿在声明中表示：“我们能够看到岩石卫星表面下的意外发现，对研究地球火山具有重要意义。朱诺教会我们，如果我们用MWR类型的仪器观察地球上的火山，或许会看到地下温度梯度的类似特征，从而提供有关地球火山运作的新信息。”到目前为止，研究人员几乎完全依赖红外观测，这只能探测艾欧表面的温度。通过探测几英尺的地下，朱诺首次揭示了热量如何通过这颗卫星的地壳移动。这些测量显示，表面下几英尺的温度提高了超过40华氏度（22摄氏度），这一变化远远超过阳光所能解释的范围。据声明，朱诺的地下热图还揭示了一些局部区域温度升高，测量结果显示这些区域的温度比周围的地形高出18到36华氏度（10到20摄氏度）。朱诺的观测还发现了另一个惊喜。尽管以高耸的山脉和活跃的火山而闻名，但艾欧的表面大部分看起来相当平滑，由异常低密度的材料组成。研究人员认为，这颗卫星表面覆盖着多孔的火山灰、硫霜和其他喷发物质的层，这些物质不断地重新覆盖艾欧，将更古老的地面埋在新沉积物之下。科学家认为，在艾欧表面下检测到的热量可能是从卫星熔融内部通过传导性地壳不断上升，或者来自表面下被困的冷却熔岩流的口袋。无论如何，这些数据提供了迄今为止艾欧如何从内部输送热量的最清晰图景。与地球不同的是，木星的巨大引力在艾欧轨道上不断拉伸和挤压其表面，从而驱动火山活动。持续的潮汐挤压产生巨大量的内部热量，滋养数百座活跃的火山，使得艾欧成为太阳系中最火山活跃的天体。通过加强科学家对行星表面下热量和岩浆在喷发前如何移动的理解，朱诺使用的相同微波技术有朝一日可能帮助研究人员更好地监测地球火山并改进喷发预测。博尔顿在声明中说：“艾欧为我们了解潮汐加热在宇宙中的作用提供了独特的视角，这一基本过程为远离母星的世界提供了能量和热量。在艾欧的情况下，这一过程不仅能创造出太阳系中最火山活跃的天体，而且也为巨行星的卫星诸如欧罗巴和甘尼美德的地下海洋提供动力。在此之前，我们只能观察到表面或喷发过程中逃逸的热量。现在，我们可以描绘出热量如何从内部向表面移动。”由于艾欧是火山活动的极端例子，因此它成为了研究热量如何在行星地壳中移动的自然实验室。这些见解可以帮助科学家更好地理解火星、金星和地球月球上古老的火山活动，这些地方的地貌是数十亿年前的大规模喷发所塑造的。这一技术也可能有助于在其他地方寻找生命。虽然艾欧本身因环境太过恶劣无法支持生命，但微波仪器还可以探测冰冷表面下的情况。朱诺已经使用相同的仪器研究木星的卫星欧罗巴和甘尼美德，科学家相信在厚厚的冰壳下隐藏着广袤的海洋。理解热量在这些地壳中的移动是决定它们是否能够为我们所知的生命提供适宜环境的关键。他们的研究成果已于7月22日发表在《地球物理研究：行星》杂志上。萨曼莎·马修森于2016年夏季以实习生身份加入Space.com。她获得了新闻学和环境学的学士学位。