科学家本周在《自然·天文学》杂志上报道称，木星卫星木卫二的背面可能会在黑暗中发光。
当研究人员用电子束照射冰样以模拟定期猛烈袭击木卫二冰冷表面的辐射时，他们注意到冰发出微弱的光芒，其亮度取决于冰中存在的矿物质。 NASA 的“欧罗巴快帆”探测器可能能够在几年后到达这颗遥远的卫星时观察到同样的现象——并可能利用它来研究木卫二是否具备适合生命生存的条件。
到目前为止，在我们天体邻域中唯一已知在夜间会发光的物体是地球；人类用来照明的电力可以从国际空间站看到，NASA 加州帕萨迪纳喷气推进实验室的实验室天体物理学家 Murthy Gudipati 表示。“由于木卫二的地理位置和地质特征，它可能与地球非常相似，这意味着我们的太阳系中有第二个物体也会在夜间发光，”Gudipati 说道，他于 11 月 9 日发布了这些发现。
木卫二被厚达数英里的冰壳覆盖，科学家们认为这层冰壳覆盖着一个深达 40 至 100 英里的大型海洋。木卫二还会受到木星强大磁场产生的带电粒子的大量轰击；这种辐射对于站在木卫二表面上的人来说是致命的。而且，只有在人类能够以某种方式承受木卫二平均 -100 开尔文（-279.67 华氏度）的表面温度时，这一点才有关联。“这是我们太阳系中一个非常独特的地方，”Gudipati 说。“由于这些海洋，它是潜在宜居性的主要候选者之一，而且它也处于一个非常严酷的外部环境中，位置非常独特。”
他和他的同事们想了解当带电粒子撞击木卫二表面时会发生什么。他们用电子束照射代表木卫二表面不同可能性的冰芯，并用摄像机拍摄了结果。研究人员看到，当电子束撞击纯水冰时，冷冻液体发出带有微弱蓝绿色调的白色光芒。当受辐射的冰中含有硫酸镁（泻盐）时，这种光芒会更亮。含有氯化钠（海盐）的冰发出的光芒要暗得多，而且没有任何色彩的色调。经过进一步调查，科学家们发现，从冰中发出的光主要是白色的，但从水冰中发出的光中绿色波长略占优势，泻盐冰中红色波长占优势，海盐冰中蓝绿色波长占优势。
这种发光现象的发生是因为当电子轰入冰时，它们会使材料能量化。然后，冷冻水以光的形式释放部分能量，不同的原子和分子以不同的波长发出光。
Gudipati 说，一个类似的过程发生在北极光中。在我们看来，北极光呈现出强烈的绿色，因为大气中的氧气有充足的空间发光而不会与其他物质相互作用。发光冰的成分更密集、更多样；可能有几种化合物不断地发出光，混合在一起形成一种主要是白色的光芒。
“在冰中，原子之间没有空隙；就像海狮在晒太阳，它们无法四处走动，”Gudipati 说。“完全拥挤，每个受激的原子或分子都会与周围环境相互作用。”
他和他的同事们估计，如果木卫二表面的发光情况与他们实验中的冰一样，那么“欧罗巴快帆”号的计划仪器在航天器飞掠时很可能会探测到它。该任务将于 2020 年中期发射，通过分析木卫二背面发出的光芒，可以为科学家提供一个机会来确定木卫二在多大程度上适合生命生存。
当木卫二的海洋在海底搅动时，很可能与岩石基底相互作用以产生对生命至关重要的矿物质。其中一些矿物质最终会进入覆盖木卫二海洋的冰中。这层寒冷的壳上几乎没有撞击坑，表明其表面很年轻。“这些撞击坑以某种方式被清理掉了，而这种清理只有在内部和表面之间存在交换的情况下才会发生，”Gudipati 说。
科学家们可以通过冰发光的亮度以及它发出的光的波长来确定其化学成分。“表面的物质可能带有来自海洋中物质的‘指纹’，”Gudipati 说。
