太陽系冰質小天體的協同研究 - 最後一哩路

歐羅巴為一顆繞行木星運轉的衛星, 其表面覆蓋著冰層. 自從伽利略號太空船的探測結果顯示多樣性且富雜的地表特徵, 以及證實磁場的存在, 這些證據都推測歐羅巴存在著地下海洋. 此外, 最新的哈伯太空望遠鏡觀測資料顯示, 歐羅巴有著類似於土衛二(恩斯拉達斯)的間歇泉噴發之地表活動. 因此, 我們利用「阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波望遠鏡陣列」(ALMA)對木衛二歐羅巴的大氣化學組成進行觀測. 我們的ALMA觀測資料顯示歐羅巴大氣層裡存在著某些化學分子. 藉由分子的分佈樣貌與噴發速度的大小, 我們認為分子的噴發機制是類似於土衛二恩斯拉達斯的冰火山活動, 可能由地下海洋所造成的氣體噴發事件. 此外, 為了瞭解歐羅巴的氣體噴流的物理機制與結構, 我們利用DSMC方法進行數值模擬. DSMC模型可以描述廣泛範圍的氣體動力學, 包含氣體噴流在近地表接近流體的情形, 到高度很高的無氣體碰撞狀況. 利用此模型, 我們來探討氣體噴發速率與氣體噴發質量流率對氣體噴流的樣貌之影響. 這些研究成果將會被用在非熱力平衡的輻射轉移模型, 來模擬ALMA資料中顯現的影像與光譜. 瞭解歐羅巴氣體噴流的物理機制以及它可能造成的影響(如沉降在地表的塵埃粒子之分佈), 將有助於探索其地底下的結構(如地下海洋)和冰火山作用. 我們的研究結果將會有助於詮釋望遠鏡的觀測資料, 且對未來的太空船觀測任務做規劃.