欧罗巴是我们太阳系中最光滑的固体物体，这要归功于它的厚。 然而在其光滑的外表下，第四大卫星似乎隐藏着秘密？ 即一片深邃、咸咸的海洋，充满着迷人的魅力。
这片海洋使木卫二成为科学研究的主要目标，其中包括计划在未来两年内向木星发射的两个独立的轨道飞行器任务。
虽然这两个探测器都需要几年的时间才能到达，但科学家们已经通过其他方式揭示了木卫二的情况，从望远镜观测、之前的探测器飞越、实验室实验和计算机模拟中收集见解。
在一项新研究中近日，来自美国加州理工学院喷气推进实验室（JPL）和日本北海道大学的研究人员利用 NASA 超级计算机研究了木卫二鲜为人知的怪癖：为什么冰壳的旋转速度比内部快？
根据他们的研究，地表的不同步旋转可能是由洋流从下方推动造成的。 主要作者、喷气推进实验室研究员哈米什·海伊（现就职于牛津大学）解释说，这是一个重大启示； 这一发现可以为了解地下发生的事情提供新的线索。
“在此之前，通过实验室实验和建模可知木卫二海洋的加热和冷却可能会驱动洋流，”海伊说。 “现在我们的结果强调了海洋和冰壳旋转之间的耦合，这是以前从未考虑过的。”
冰壳漂浮在欧罗巴的海洋上，因此它可以独立于其他部分旋转月亮，包括海洋、岩石内部和金属核心。 科学家们长期以来一直怀疑这一点，但驱动外壳旋转的力量一直是个谜。
欧罗巴受由木星扭曲月亮通过其强大的引力。 这场巨大的拉锯战导致木卫二的冰壳出现裂缝，并可能产生部分地幔和核心的热量。
与放射性衰变释放的热能一起，木卫二内部的热量被认为会穿过海洋上升到冰冻的表面，就像炉子上加热的一锅水一样。
结合木卫二的自转和其他因素，垂直温度梯度应该会产生一些相当强大的洋流。
根据这项研究的估计，这些洋流可能强大到足以将全球冰壳移到头顶。 没有人确切知道壳的厚度，但估计范围约为15 至 25 公里（15 英里）厚。
虽然科学家知道木卫二的冰壳可能会自行旋转，但他们一直关注木星的引力影响作为驱动力。
“对我来说，海洋环流中发生的事情足以影响冰壳，这是完全出乎意料的。这是一个巨大的惊喜，”说研究合著者、欧罗巴快艇计划科学家、美国宇航局喷气推进实验室的罗伯特·帕帕拉多（Robert Pappalardo）。
“我们在木卫二表面看到的裂缝和山脊可能与下面海洋的环流有关？地质学家通常不会认为，‘也许这是海洋造成的，’”他添加。
研究人员利用美国宇航局超级计算机对木卫二海洋进行了复杂的模拟，借鉴了用于地球海洋建模的技术。
这些模型使他们能够更深入地研究木卫二上水循环的细节，包括这些模式如何受到海洋加热和冷却的影响。
这项研究的一个重点是阻力，即海洋推动其上方冰的水平力。 通过在模拟中考虑阻力因素，研究人员发现一些更快的洋流可以产生足够的阻力来加速或减慢木卫二冰壳的旋转。
虽然这种影响取决于电流的速度，但研究人员指出，木卫二的内部热量可能会随着时间的推移而变化。 这可能会导致洋流速度发生相应变化，进而导致冰壳旋转更快或更慢。
研究人员指出，除了帮助我们了解木卫二之外，这项研究还可能适用于其他海洋世界，其中的表面特征可以提供有关。
“既然我们知道了内部海洋与这些天体表面的潜在耦合，我们就可以更多地了解它们以及木卫二的地质历史，”海伊说。
欧空局的木星冰卫星探索者(JUICE) 计划于 2023 年 4 月发射，开始研究木星的三颗大型海洋卫星：木卫三、木卫四和木卫二。
NASA 计划在 2024 年底发射其欧罗巴快艇轨道飞行器将进行近 50 次近距离飞越以进行调查的潜在宜居性。 根据这项新研究的作者的说法，它甚至可能能够精确测量木卫二冰壳的旋转速度。
该研究发表于JGR行星。
