新地平线号宇宙飞船看到的木星卫星木卫一。这次任务的相机捕捉到了这颗卫星的一座火山正在喷发的景象。
新地平线号宇宙飞船看到的木星卫星木卫一。这次任务的相机捕捉到了这颗卫星的一座火山正在喷发的景象。 （美国宇航局戈达德太空飞行中心科学可视化工作室）
大型双目望远镜（LBT）位于亚利桑那州格雷厄姆山，由亚利桑那大学运营，是下一代超大望远镜（ELT）的一部分。它有两个 8.4 m（~27.5 ft）主镜，其收集面积略大于 30 米（98.4 ft）望远镜。凭借其分辨率、自适应光学器件和精密仪器，这些望远镜有望更深入地探索宇宙，并提供从遥远星系到太阳系物体的令人惊叹的图像。
由亚利桑那大学领导的一个国际团队最近获得了木星卫星木卫一的图像，这是地面望远镜拍摄的最高分辨率的照片。这些图像揭示了直径仅为 80 公里（50 英里）的表面特征，这是以前为航天器保留的空间分辨率。
这包括美国宇航局的朱诺任务，该任务捕捉到了木卫一火山的一些最令人惊叹的图像。这些图像是通过 LBT 的新型 SHARK-VIS 仪器和望远镜的自适应光学系统实现的。
该团队由亚利桑那大学天文学系、斯图尔特天文台和大型双筒望远镜天文台 (LBTO) 的副研究员阿尔·康拉德 (Al Conrad) 领导。来自加州大学伯克利分校、加州理工学院和美国宇航局喷气推进实验室的研究人员加入了他的行列。
他们的论文“使用 LBT SHARK-VIS (GRL) 在可见波长处使用地基自适应光学器件通过羽流沉积观察木卫一的表面重塑”以及 LBT 图像将在《地球物理研究快报》上发表。
SHARK-VIS 是一款高对比度光学冠状成像仪器，由 INAF-Osservatorio Astronomico di Roma 设计和制造。该仪器由翻新的 LBT 极端自适应光学系统供电，称为 LBT 单共轭自适应光学升级 (SOUL)。它于 2023 年与近红外仪器 SHARK-NIR 一起安装在 LBT 上，以利用望远镜出色的自适应光学系统。
该仪器的关键是其快速、超低噪声的“快速成像”相机，可以捕捉慢动作镜头，冻结由大气干扰引起的光学失真。
意大利国家天体物理研究所 SHARK-VIS 的数据处理经理 Gianluca Li Causi 在亚利桑那大学最近的新闻稿中解释了它的工作原理：
“我们在计算机上处理数据，以消除传感器电子足迹的任何痕迹。然后，我们选择最好的帧，并使用名为 Kraken 的高效软件包将它们组合起来，该软件包由我们来自佐治亚州立大学的同事 Douglas Hope 和 Stuart Jefferies 开发。 Kraken 使我们能够消除大气影响，以令人难以置信的清晰度揭示木卫一。”
SHARK-VIS 图像的细节非常丰富，使得研究人员能够识别出贝利火山周围的重大重生事件。贝利火山是木卫一最大的火山之一，位于南半球赤道附近（以与火和火山有关的夏威夷神命名） 。
该图显示了贝利周围的羽流沉积物，上面覆盖着邻近火山 Pillan Patera 的喷发沉积物。 NASA 的伽利略号航天器在 1995 年至 2003 年间探索木星系统时观察到了类似的喷发序列。然而，这是地球观测站首次拍摄如此详细的图像。
“我们将这些变化解释为源自皮兰帕特拉火山喷发的黑色熔岩沉积物和白色二氧化硫沉积物，部分覆盖了贝利的红色、富含硫磺的羽流沉积物，”合著者、美国宇航局喷气推进实验室的首席科学家阿什利戴维斯说。 。
“在 SHARK-VIS 出现之前，从地球上不可能观察到此类重铺事件。”
木卫一艾奥（Io ）是木星最大卫星（又名伽利略卫星）中最里面的一颗，其中包括木卫二（Europa）、木卫三（Ganymede）和木卫四（ Callisto）。自 1979 年美国宇航局航海者一号宇宙飞船飞越木星系统以来，科学家们一直对木卫一及其火山特征着迷。
与木卫二和木卫三一起，木卫一被锁定在 1:2:4 的轨道共振中，木卫三每绕一个轨道，木卫二绕两个轨道，而木卫一则绕四个轨道。
在与这些卫星的相互作用和木星强大的引力作用下，木卫一的内部不断弯曲，产生从表面喷发的炽热熔岩。虽然望远镜拍摄的红外图像显示了火山喷发引起的热点，但它们的清晰度不足以揭示表面细节或识别火山喷发的位置。通过监测木卫一表面的喷发，科学家希望深入了解木卫一强烈火山活动的潮汐加热机制。
康拉德说：“因此，木卫一提供了一个独特的机会来了解在遥远的过去帮助塑造地球和月球表面的强大喷发。”
他补充说，像这样的研究将帮助研究人员了解为什么有些行星有活火山，而另一些行星却没有。例如，虽然金星被认为仍然有火山活跃，但火星是太阳系中最大火山的所在地，但并不活跃。
这些研究也可能有一天揭示火山系外行星，帮助天文学家识别遥远行星上的地质活动（可能是宜居性的迹象）。
SHARK-VIS 仪器科学家西蒙·安东尼乌奇 (Simone Antoniucci) 预计，它将能够以类似的清晰度对整个太阳系的物体进行新的观测，揭示原本需要航天器才能看到的各种特征。
他说：“SHARK-VIS 的敏锐视野特别适合观察许多太阳系天体的表面，不仅是巨型行星的卫星，还有小行星。”
“我们已经观察到了其中一些，目前正在分析数据，并计划观察更多。”
本文最初由今日宇宙发表。阅读原文。