木卫二可能会在黑暗中发光，这可能会告诉我们里面有什么

如果一切按计划进行，2024年美国国家航空航天局将启动欧罗巴快艇计划，该计划旨在进行多次穿越，以研究这颗富含水分的卫星是否有可能存在生命。这项任务将面临的最大挑战是，任何液态水都很可能远远低于木卫二冰冷的表面。充其量，我们可以根据困在冰中的任何物质的成分，或者可能存在的间歇泉，将冰层内部的碎片释放到太空中，希望能看到一些迹象表明冰层正在发生什么。

这使得理解可能存在的遥感类型变得至关重要。为此，美国国家航空航天局(NASA)的一些科学家研究了木星高辐射环境中冰的行为。科学家们发现，木卫二的冰很可能在黑暗中发光，这种发光可能携带了一些关于冰中存在什么的信息。

让木卫二的冰光发光的机制有点像黑光海报所使用的机制。在那里，可见光以外的光激发分子，然后分子释放出我们能看到的波长的能量。在木卫二的情况下，激发能量不是来自光，而是间接由木星的磁场提供动力。这些磁场吸收行星本身(或其卫星之一)释放出的带电粒子，并对其进行加速。(木星高辐射区的大部分物质都被其卫星木卫一上的火山喷到了太空中。)。

其中一些带电粒子将撞击木星的卫星，并将能量储存在木星表面的物质中。其中一些能量无疑会以光子的形式出现；问题是光子拥有什么能量，这将决定我们探测它们的难易程度。

因此，美国宇航局的Murthy Gudipati和Brana Henderson和弗雷德·贝特曼在国家标准与技术研究所(National Institute Of Standards And Technology)聚在一起，他们做了任何其他能接触到合适玩具的人都会做的事情：他们把冰冻结到100开尔文(Kelvin)，并用电子轰击它。然后他们冷冻了里面的各种盐的组合，并试图看看这是否会改变什么。

古迪帕蒂等人使用只含水的样本。确定在这些条件下，冰将在黑暗中以可见波长发光。虽然峰值位于蓝色和绿色波长的边缘，但它是一个非常宽的峰，在光谱的较红端有一个宽肩。这意味着样品发出的光芒看起来相当白。一旦辐射停止，光就会消失，如果电子辐射增加到更高的能量，光就会变得更强。

与盐的对比主要表明，盐干扰了这种发光。但是盐并不能均匀地干扰它的所有部分。例如，硫酸钠会使光谱中较蓝的一端消失，而使红端略有增强。相比之下，氯化钠会导致整个光谱均匀下降。碳酸钠几乎可以消除除红外线以外的所有排放物。最大的例外是硫酸镁，它似乎增强了大部分光谱，特别是在绿色到红色的区域。

盐分含量的这些差异表明，或许可以通过读取木卫二的发光来推断木卫二冰层(以及木卫二下方的海洋)的组成。

作为第一步，研究人员查看了一些由地球上的望远镜拍摄的图像，其中包括木卫二无光的一面。不幸的是，这些图像主要是被辐射到稀薄气体中的光芒所主导，这些气体被木卫二的引力微弱地保持着。这对于从地球上成像来说是一个问题，但事实证明，辐射对欧罗巴快艇来说不是问题，它将在辐射源和月球表面之间进行一些轨道穿越。

因此，这三名研究人员得到了欧罗巴快艇将携带的所有仪器的所有信息，他们试图估计欧罗巴快艇是否能探测到表面的夜光冰层。

他们认为广角相机是最好的选择。虽然它的每像素分辨率相对较低(这意味着相机将很难将特定的构图与风景特征联系起来)，但代价是，Clipper将能够在每个像素收集更多光线。研究人员计算出，在给定环境中典型的辐射功率的情况下，木卫二上的一个区域应该产生多少光，以及其中有多少光子将到达相机。这相当于纯水冰每秒产生10万个光子，大约是木卫二轨道上辐射物质产生的光子的100倍。

这是我们引入一大堆警告的时候。首先，相机切割器上的一些滤光片意味着，原本可以帮助确定成分的一些波长最终会集中在同一个数据框中。另一件事是，这些测试案例中的冰是由异常纯净的水制成的，里面只有一种盐。现实世界的木卫二可能会有不止一种盐存在，它可能会有一种复杂的有机物质混合物，统称为索林存在。因此，或许值得研究一下这些因素是否会以任何方式影响排放。

作者们自己提到的最后一件事是，电子并不是唯一轰击冰层的东西。如上所述，许多被木星磁场移动的物质包括硫、氧和氢离子。这些可能会以不同的方式影响冰层，人们可能也想要探索。

尽管如此，这项任务甚至在几年内都不会启动，所以现在有足够的时间开始解决这个问题。而且，当相机距离木卫二的黑暗面只有50公里的时候，可能很难拍摄到其他图像，所以收集我们想要分析的数据没有明显的坏处，即使我们还没有完全理清它可能告诉我们的信息。