木卫二

木星的卫星之一

木卫二（Europa，欧罗巴），木星的第四大卫星。伽利略在1610年用望远镜发现，木卫一、木卫二、木卫三、木卫四一起被称为“伽利略卫星”。木卫二可能形成于45亿年前，成型在太阳系历史早期，木星从太阳周围最初的气体和尘埃云凝结后剩下的物质形成木卫二和其他卫星。

起源形成

木卫二可能形成于45亿年前，成型在太阳系历史早期，木卫二由木星从太阳周围最初的气体和尘埃云凝结后剩下的物质形成。类似于地球和其他行星由太阳形成时留下的气体和尘埃形成的方式。内太阳系中的每颗行星的密度都低于其内邻行星——火星的密度低于地球，而地球的密度低于金星，而金星的密度低于水星。伽利略卫星遵循相同的原理，它们离木星越远，密度就越小。距离较远时密度降低可能是由于温度造成的，密度较大的岩石和金属物质在靠近木星或太阳的地方首先凝结出来，而较轻的冰物质只在较冷的较远距离处凝结出来。

人文历史

发现与命名

中国战国时期，天文学家甘德的著作《星经》与《天文星占》中提到“木星与其旁边小星（卫星）的组成的系统，小星（卫星）从属于木星”，木卫一和木卫三呈黄色，木卫二和木卫四呈红黄色。在欧洲，伽利略在1610年1月7日首次调试望远镜的时候，注意到“三颗固定的星，由于太小了所以完全看不见”。这些星星紧挨着木星(两个在木星一侧，一个在另一侧)，并处在一条直线上，这条直线穿过木星星盘的中央。第二天夜里，伽利略看到这三颗小星星变成了四颗的时候，四颗星星全都位于同一条直线上。伽利略继续观测了几个星期，发现四颗星星相对木星运动，伽利略明白了四颗星星围绕木星旋转。

伽利略发现了四颗星星，是除地球以外另一颗行星首次发现了卫星。作为发现者，伽利略拥有了命名权，伽利略将这些卫星以其赞助人柯西莫·美第奇二世（Cosimo ll de’Medici）名字命名为美第奇星。但遭到其他同时代的天文学家反对。德国天文学家西蒙·马吕斯宣称，自己在伽利略之前发现了这些卫星，并用希腊神话中的名字命名为艾奥(引诱过宙斯的女神)、欧罗巴、格尼梅德和卡利斯托。伽利略不喜欢这些名字，最终称呼这些卫星为木卫一到木卫四。天文学家一直使用这样的命名方式，直到20世纪出现越来越多的罗马神话名称才使天文学家改用新的命名方式。为了纪念伽利略的发现，这些卫星又被统称为伽利略卫星。

相关数据

位置

木卫二距离地球6.84亿km，距离木星671000km。木卫二是当前太阳系中唯一可能和地球相似存在全球板块运动的天体。木卫一、木卫二和木卫三围绕木星公转的周期比是1:2:4，产生拉普拉斯轨道共振。从木星向外，四颗伽利略卫星依次为木卫一、木卫二、木卫三和木卫四。

运动轨道

木卫二的赤道直径为3,100km，大约是月球大小的90%。木卫二绕木星运行，距离木星约671,000km，木星绕太阳运行的距离约为7.8亿km。木卫二3.5个地球日绕木星运行一次，并被木星引力锁定，因此月球的同一半球始终面向木星。木星绕太阳运行一周（木星年）大约需要4,333个地球日。木星的赤道（及其卫星的轨道平面）相对于木星绕太阳的轨道仅倾斜3度（地球倾斜23.5度）。木星几乎垂直旋转，因此木星以及木卫二和木星的其他卫星都没有像地球那样的季节。

观测

木卫二（也称欧罗巴）看起来单调表面灰白。是木星的第四大卫星，木卫二的表面由水冰构成，反射的阳光是月球的5.5倍。太阳光大约需要45分钟才能到达木卫二，木星和木卫二的阳光比地球暗约25倍。木卫二的冰壳使其反照率（光反射率）为0.64，是整个太阳系中所有卫星中最高的卫星之一。木星冲日是指木星和太阳正好分处地球两侧，三者几乎成一条直线，当天木星被太阳照亮的一面会完全朝向地球。木星正好运行至近日点（木星绕太阳公转的轨道上离太阳最近的点）附近，这意味着木星距离地球更近，看起来也更大、更亮。不仅可以看到木星表面色彩斑斓的平行条纹和赤道南侧的大红斑，还可以看到环绕在木星附近的4颗伽利略卫星。

地理特征

大气层

木卫二的大气层中含有氧分子，木卫二的氧气大气特别稀薄，其表面压力只相当于地球的十亿分之一百。木卫二氧气大气的成因主要是非生物的，木卫二冰壳暴露于太阳光下，并受到木星磁场影响下的带电粒子和带电尘埃的撞击，使得冰壳表面产生水蒸气和水分子分解，最终形成氢、氧分子。相对轻的氢逃逸至太空，较重的氧留了下来，形成了200千米厚的大气层。美国和德国研究人员利用哈勃太空望远镜于2012年11月和12月以及1999年所拍摄的图像，确定在木卫二南半球的两个不同区域有着氢和氧，这些氢和氧是从木卫二喷射出来的水被电解而来。木卫二上的喷泉间歇性地发，每次喷发时间约7小时。由于这种现象在木卫二距离木星最远处出现，在最接近木星时消失，研究人员推测，木星对木卫二的潮汐引力发挥了重要作用，它可能导致木卫二表面冰层在最远点时出现裂缝，而喷泉就从这些裂缝中喷射而出，而在最近点时，这些裂缝则逐渐闭合。

表层地理

木卫二有75km~100km厚的冰和水的外壳，表面形态由裂缝、地脊、地带和斑点组成。没有山也没有谷，没有陨击坑也没有火山。受木星巨大的潮汐力的影响，在木卫二表面形成了大量的裂缝，包括200多条长度1~200km的走滑断层和走向弯曲、波长固定的摆线形张裂隙。北半球主要为左行走滑，南半球主要是右行走滑，滑距一般小于10km。模拟研究表明摆线形张裂隙经历了应力累积和快速开裂的生长过程，走向上的平均生长速度超过3km/小时。最宽的地脊通常侧面都是深色、微红而边缘分散的条纹。

木卫二表面的冰层在破裂并随着下方液体运动的过程中，下面的新的液体物质流入裂开的缝隙并在表面结成深色的冰块，这也就形成了所看到的褐色条纹，将原来的破裂的冰壳分离开来并形成新的冰壳。再加上木卫二表面光滑而明亮、少有陨石撞击痕迹，科学家断定木卫二表面的冰壳非常年轻，估计其形成时间不超过4000万年至9000万年，这在地质角度来看是非常年轻的。沿着木卫二表面的裂缝，有一些红棕色的斑点图案，科学家认为可能是含有盐和硫的化合物。美国航空航天局推测，新的冰壳的形成是因为木卫二上喷发的火山流或表面冰壳自身下沉从而不断形成新冰层的结果，在这个过程中，抹去了那些受陨石撞击的痕迹。

内部构造

木卫二具有核、幔和壳分层结构，且其内核可能由铁（Fe）和硫化亚铁（FeS）的混合体组成。木卫二的内部结构根据建模研究，内核半径为571km，硅酸盐幔厚达832km，外部液态冰水层厚达166km；核、幔和冰水层所占的质量比分别为12%、78%和10%。

20世纪90年代，NASA伽利略计划对木星系统开展探测。无线电多普勒和磁场观测表明，木卫二的冰层之下存在液态水圈，厚度约为100km。木卫二的冰壳可分为厚度仅数千米的脆性圈和下部温度较高的塑性圈。木卫二表面大量新生的地质单元和活跃的气柱表明木卫二的塑性圈层具有足够低的黏度，可能发生垂向对流。

2013年，美国国家航空航天局的哈勃空间望远镜观测到木卫二的水蒸气喷发，并分析认为这种喷发由海洋中的热水通过裂缝喷发到卫星表面并迅速凝结形成。随后，2016年到达木星的朱诺号搭载着微波辐射仪对冰卫星下的物质成分进行了深入探测。微波辐射仪可以发出不同频率的微波，不同物质对微波的吸收和反射的特性不同，产生的回波信号就不同，由此可以推断物质成分。在冰层较薄的位置，微波可以穿过数千米厚的冰层进行探测，木卫二内部确实存在广阔的海洋。木卫二表面温度最低为-223℃，最高为-148℃，木卫二的表面结一层厚厚的冰。木卫二上的潮汐力是地球的1000倍，由这种程度的潮汐力引起的潮汐加热足以使冰下的“海洋”保持液态，也正是这股潮汐力“扯裂”了冰面，使得大量较为温暖的水冲向表面，随后又遇冷形成大型水蒸气羽流。

相关文化

影视作品

游戏作品

《欧罗巴（Europa）》是由单人独立开发者Helder Pinto制作的华丽吉卜力风格卡通渲染探索冒险游戏，将于2024年10月11日推出。游戏的故事背景设定在木星的卫星——木卫二（Europa）上。这个星球在被地球化后，呈现出一片宛如天堂般的美丽景象，草木繁茂，湖泊、草原和群山交相辉映。然而，这个曾经充满生机的乌托邦如今却变得荒凉而神秘，成为了一个失落的世界。玩家将扮演名为Zee的机器人，踏上探索这个失落乌托邦的旅程，解开隐藏在其中的秘密，并寻找最后一个幸存人类。

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