木卫二

木卫二比地球的卫星月球稍微小一点，直径达到3100公里，是太阳系天体系统中的第六大卫星和第十五大天体。哈勃望远镜的观察揭示出木卫二有一个含氧的稀薄大气（1e-11巴）。

太阳系中大约165颗卫星里只知道有7颗卫星（木卫一、木卫二、木卫三、木卫四、土卫二、土卫六和海卫一）拥有大气层。不像地球的大气中的氧，木卫二的氧并不是生物形成的。它最可能是由于太阳光中的电荷粒子撞击木卫二的冰质表面而产生水蒸气，然后分成氢气和氧气。氢气脱离，留下了氧气。

木卫二与木卫一的组成与类地行星相似：主要由硅酸盐岩石组成。但是与木卫一不同，木卫二其外层分布着厚度达100公里的冰层，由于其存在内部能量源，冰下深处或拥有液态水世界，该天体表面非常“光滑”，撞击坑数量较少，这说明“欧罗巴”星球的地质构造比较活跃，从伽利略号发回的数据表明木卫二有内部分层结构，并可能有一个小型金属内核。

2013年12月11日，美国NASA宣布，木卫二表面发现黏土质矿物或可育成新生命。木卫二表面布满了冰层，冰层温度在零下26度左右冰层下有海洋，比地球最深的海洋还要深96公里。

2016年9月26日消息，美国宇航局专家杰夫·尤德称，木卫二的地下海洋被认为是太阳系中最有希望存有生命的地方。

木卫二的命名

木卫二由伽利略和马里乌斯（Marius,Simon）于1610年发现，伽利略号还发现了一些木卫二拥有微弱磁场的证据（相当于木卫三的四分之一）。

木卫二（Europa）：希腊神话中腓尼基（Phoenicia）公主欧罗巴（Europa），阿革诺耳（Agenor）的女儿。大神宙斯（Zeus）化作一头白色的公牛将其劫至克里特岛（Crete），并与她生下了三个儿子：弥诺斯（Minos）、拉达曼堤斯（Rhadamanthys）和萨耳佩冬（Sarpedon）。

欧罗巴是希腊神话中的一位美丽的腓尼基公主，其他三颗伽利略卫星也被马里乌斯以希腊神话人物分别命名为伊奥（Io，木卫一）、盖尼米德（Ganymede，木卫三）和卡利斯托（Callisto，木卫四），这四个人物皆以俊美著称。但是在20世纪中叶以前，相当长的一段时期内，这一套命名并未被天文学家所认可。早期的文献中多以位置编号将“欧罗巴”称作“木卫二”。1892年发现了木卫五，比之前已知的所有木星卫星都更靠内。1979年旅行者号探测器又发现了三颗内侧卫星，至此，“欧罗巴”的位置排到了第六。尽管如此，编号名仍然承袭下来，并偶有使用中文因对音等问题，亦通行以“木卫二”指称“Europa”。

木卫二的行星特征

组成

木卫二与木卫一的组成与类地行星相似：主要由硅酸盐岩石组成。但是与木卫一不同，木卫二有一个薄薄的冰外壳。从伽利略号发回的数据表明木卫二有内部分层结构，并可能有一个小型金属内核。但是木卫二的表面不像一个内层太阳系的东西，它极度的光滑：只能看到极少的数百米高的地形。凸出的记号看来只是反照率特性或是一些不大的起伏。

外观

木卫二的表面照片与地球海洋上的冰的照片相似。这可能是因为木卫二表面的冰以下有一层液态的水，或许有50千米深，由引潮力带来的热量保持液态。若假设成立，这将是除地球之外，太阳系中唯一一个有大量的液态水存在的地方。

木卫二最醒目的外观是遍布全球的一串串十字条纹。较大的一个向外扩散到淡色物质地带，长近20千米。最近的有关它们的起源理论是：它们由一连串火山喷出物或喷泉产生。

来自伽利略号两次接近木卫二发回的图片看来验证了早期的理论：木卫二上的环形山很少，只发现三个直径大于5千米的环形山。这表明它有一个年轻又活跃的表面。然而，旅行者号做了一小部分的表面高清晰度地图，木卫二的表面精确年龄是一个悬而未决问题。但一些活动很显然正在发生，有些区域看来很像春天到来时两极海洋处冰块融化的情景。木卫二表面和内部的确切性质还不很清楚，但有一个表面“海洋”的确切证据。

木卫二是太阳系中另一颗与众不同的卫星。木卫二是太阳系中最明亮的一颗卫星，它之所以显得如此明亮是由于它表面有一层厚厚的冰壳，这层冰壳上布满了陨石撞击坑和纵横交错的条纹。木卫二的内部很可能是非常活跃的，在冰壳下面很可能隐藏了一个太阳系中最大的液态水海洋，这个海洋中极有可能存在着生命。

大气

1994年，哈勃空间望远镜的Goddard高解释度光谱仪观测到，木卫二的表面包裹着一层主要由氧构成的极其稀薄的大气（1地表气压约1微帕）。在已知的太阳系的所有卫星当中只有七颗具有大气层（其他六星为木卫一、木卫四、土卫二、木卫三、土卫六和海卫一）与地球不同，木卫二大气中的氧是非生物来源的。很可能是带电粒子的撞击和阳光中的紫外线线的照射使木卫二表面冰层中部分水分子分解成氧和氢，氢因原子量低而逃逸，原子量相对较高的氧则被保留下来。

轨道

木卫二与木星之间的平均距离为 670,900 千米，公转一周只须三天半的时间。它的轨道十分接近正圆，偏心率仅0.009。跟其他的伽利略卫星一样，木卫二也被潮汐锁定，因而有一个半球永远朝向木星。由木星和其他卫星不同方向的重力牵引所转化成的热和能量为有可能发生的，冰层内部液化成海洋，以及驱动表层下的地质运动提供了必要的条件。

木卫二的地质结构

木卫二的主体构成与类地行星相似，即主要由硅酸盐岩石构成。它的表面由水覆盖，据推测厚可达上百千米（上层为冻结的冰壳，冰壳下是液态的海洋），1995到2003年期间环绕木星进行科学考查的伽利略号飞船所采集到的磁场数据表明，木卫二在木星磁场的影响下自身能够产生一个感应磁场，这一发现暗示着，其表层内部很可能存在与咸水海洋相似的传导层，木卫二可能还有一个金属性的铁核。

表面特征

木卫二的表面大体光滑，很少有超过几百米的起伏，不过在某些地区也可以观测到接近一公里的落差。木卫二是太阳系中最光滑的天体。它那些显眼的纵横交错的纹路，也就是所谓的返照特色，是由低浅的地形所造成。由于撞击坑非常少，木卫二是返照率最高的卫星之一。这也暗示了它的表面是相当“年轻”和“活跃”的；基于对木卫二可能经受的彗星撞击频度的估算，它的“表面”年龄大概在2千万到1亿八千万年之间。

木卫二表面最突出的特征就是那些张牙舞爪地布满整个星球的暗色条纹。近距离观测表明，条纹两侧的板块有相向移动的现象。大一点的条纹横向跨度可达20公里，可以观察到这些宽条纹的深色部分和板块外缘有模糊过渡。规则的纹路，以及宽条纹夹有浅色的细纹，这些形态很可能是由表层冰壳开裂较温暖的下层物质暴露而引起的冰火山喷发或间歇泉所造成。这与在地球上的海脊有着相似的效果。据推想，大部分的裂痕是由木星所施加的强大的潮汐压力所造成；由于木卫二已被潮汐锁定，它总是保持一个方向对着木星，固定的压力模式应该可以形成特定的可预测的破例式样。然而在木卫二表面上只有新近出现的裂痕才符合预测的式样，其他的裂痕可以向各个方向延伸，年代越久远的就越是如此。一个较合逻辑的解释是，木卫二其表层的自转速度要略快于其内部，冰面下的海洋将外壳与更下层的地幔分隔开，冰壳在木星的重力牵扯下被撕裂。对比旅行者号和伽利略号拍摄的照片可测算出，大约每10,000年木卫二的外壳会比其内部多自转一周。

木卫二另一个显著的特征就是遍布四野的或大或小或圆或椭的暗斑，拉丁文作lenticulae，义为“雀斑”。这些暗斑有的突起如穹有的凹陷如坑有的平坦如镜，也有的纹理纷糅粗糙。突起的小丘多顶部平整，显见着原本是与周遭的平原一体，受推挤上抬而形成。据推想，暗斑的形成是下层温度较高的“暖冰”在透刺（diapir）作用下向上涌升而穿透表层的“寒冰”所致，其运动机理与（地球）地壳内部的熔岩窨（magma chamber）相似。光滑的暗斑是“暖冰”冲破表壳时有融水渗出所造成，那些粗糙杂错的斑痕（又被称作“混沌”（chaos）区域，如康纳马拉混沌）是由大量细小的表壳碎片镶嵌在暗色的圆丘中所构成，就像是极地海洋中漂浮的冰山（地球）。

冰下海洋

木卫二的表面温度在赤道地区平均为110K（-163 ℃），两极更低，只有50K(-223 ℃)，所以表面的水是永久冻结的。但是潮汐力所提供的热能可能会使表面冰层以下的水保持液态。这个猜想最初由针对潮汐热的一系列推测所引发（略为偏心的轨道和木卫二与其他伽利略卫星之间的轨道共振所产生的后果）。

据推测木卫二的地形特征意味着冰下海洋的存在。有学者将木卫二表面极富特色的混乱地带解释为下层海水渗出地表而造成。但是这一解释争议极大，多数对木卫二进行研究的地质学家更倾向于支持一个被称作“厚冰”模型的理论，他们认为即便存在这样的海洋，也几乎不可能对表面造成直接的影响。对冰壳厚度的估算也存在相当大的分歧，有认为是几千米的，也有认为是数十千米的。

如果身处木星的卫星木卫二，可以看到高达200千米的壮观喷泉。这可能是木卫二冰冻表面下隐藏着一个巨大海洋的最好证据。美国和德国研究人员2013年12月12日在《科学》杂志上报告说，他们利用哈勃太空望远镜于2012年11月和12月以及1999年所拍摄的图像，确定在木卫二南半球的两个不同区域有着过多的氢和氧，而解释只有一个，那就是这些氢和氧是从木卫二喷射出来的水被电解而来。

木卫二上的喷泉间歇性地喷发，每次喷发时间约7小时。由于这种现象在木卫二距离木星最远处出现，在最接近木星时消失，研究人员推测，木星对木卫二的潮汐引力发挥了重要作用，它可能导致木卫二表面冰层在最远点时出现裂缝，而喷泉就从这些裂缝中喷射而出，当到达木星近点，这些裂缝则逐渐闭合。喷泉的出现说明木卫二冰冻表层的部分区域可能很容易被内部的海洋“突破”，而这对将来探索木卫二是否宜居具有重要意义。因为这种间歇性的喷泉会将木卫二表面和深层的物质喷向高空，将来研究木卫二成分就无需在冰层上钻孔。

木卫二上的喷泉可能类似于土星的卫星土卫二上的喷泉，土卫二上的喷泉是从非常狭窄的裂隙中逃逸出的高压水汽排放所致。不过木卫二上的重力比土卫二大12倍，因而木卫二的喷泉不会像土卫二那样大部分逃逸到太空中，而是喷发到201千米的高度时落回木卫二表面。

长久以来，许多科学家认为木卫二是太阳系中除地球外最有可能存在生命的星球，这是因为在木卫二表面冰层下隐藏着一个巨大海洋，而有液态水就有可能存在生命。美国航天局2013年12月11日还宣布，在木卫二表面首次发现了黏土型矿物，这意味着木卫二可能存在对形成生命至关重要的有机物。

撞击坑

木卫二表面为数不多的几个大形的撞击坑就是支持“厚冰”模型的最佳证据。最大的一个撞击坑被若干同心圆圈所环绕，坑内被新鲜的冰填充得相当平整。以此为基础再结合对潮汐力所生成的热能的估算，所推测出冰壳厚度在10到30千米之间，这就意味着冰下的海洋可能深达100千米。

伽利略号轨道飞行器还观测到，木卫二在通过木星巨大的磁场时自身会产生一个强度呈周期性变化的弱磁场（其强度与木卫四接近，约为木卫三磁场的四分之一）。有猜测认为，冰下咸水海洋中的极性离子是该磁场的成因。另有光谱分析的证据表明，木卫二表面裂痕中微显淡红色的物质有可能是从冰下渗出的海水挥发后沉积下来的盐（比如硫酸镁），硫化氢也是这一现象的一个合理的解释。但是，由于这两种物质的纯净物都是无色或白色的，别的一些物质也被用于解释淡红色的成因，比如含有硫磺的混合物等。

冰火山

木卫二的质量太小，以至于木星的其他卫星的引力严重影响到它。在木星和木星其他卫星的引力牵引下，在木卫二上出现了潮汐摩擦力，使木卫二升温，从而使冰和液态水从木卫二表面喷发，场面非常壮观。就像地球上的火山那样，只不过，木卫二上的冰火山喷发的是冰和液态水。

冰川

木星的第一颗卫星上有火山，而第二颗卫星木卫二上却有冰川，与木卫一截然相反，这使科学家们感到困惑不解。木卫二是一个宁静的世界。它的地势非常平坦，最高的丘陵才50米。它的表面覆盖着一层晶莹剔透的冰层。科学家收到了宇宙探测器“旅行者”2 号发回的照片，通过研究，推测木卫二有一个带冰壳的固体核心，而且在冰壳和核心之间，可能有一层液态水。正是这样的构造，形成了木卫二平坦的地形，并使它承受了陨石以及小行星的撞击而不变形。天文学家史蒂文森等人计算了木卫二的热耗散，证实在核心和冰壳之间确实存在一个液态水层。他们通过几种不同模式的实验，得出了木卫二在25千米深的冰层下，存在着一个地下海洋的结论。

海洋

美国航宇局伽利略号木星探测器最新发回的图像表明，木星的卫星木星二上有大量的液态水，它表面上的冰幔只有1～2公里厚，并有内部火山热源存在。这是迄今为止关于某个地外天体上有液态水存在的最强有力的证据，也增大了人们搜寻到地外生命的可能性。如果木卫二真如科学家们设想的那样还存在着有机化合物，那么它就满足了生命存在的条件。

伽利略探测器在离木卫二仅586公里处飞过时拍摄的照片显示，似乎有是一些冰山漂浮在被冰覆盖的海面上。这些冰山最大的有13公里宽，可以明显地看出是从带沟槽的地带上断裂下来的。科学家们对于照片上的特征与地球北极区照片的相似程度感到吃惊。伽利略早先发回的图像曾表明木卫二有表面运动现象，但运动特征的尺度约有80公里，可能归结于无液体参与的板块运动。这次发现的冰山是漂浮在液体上，而不是在具有可延性的地幔上。

从冰山投下的阴影可以算出它们比周围的冰海高出100～200米。假定同地球上一样，冰的密度比液态水低约10%，那么冰山约90%的部分应在冰面以下。这就是说，冰山的厚度应在1～2公里。

在照片上这片冻结的海面上只找到了两处撞击坑，说明这里的形成年代可能还不到100万年。这增加了这片区域是新形成的、还存在液态水的可能性，而且这种现象在木卫二的其它地方可能也存在。新发现的证据表明，木卫二的整个表面年轻几个数量级。估计是利用分辨率不足1公里的大范围图像，根据大型撞击坑（直径约10公里左右）的数目做出的，但某些这种 “撞击”坑的近视图像显示它们实际上是由木卫二内部现象引起的表面再造过程形成的。例如，在70米分辨率的近视图像上看得很清楚的一个多边形凹陷在大范围图像上就被错认为是一处撞击坑。

高分辨率还使得研究人员能够数出数量较多的小型撞击坑（直径0.1～1公里）的数目，这些数据使撞击坑尺寸/ 密度分布比按10亿年表面寿命估计的数值低3个数量级。这意味着该卫星的某些区域比原来估计的年龄低1000倍。要把撞击坑数目转化为木星表面年龄数据不是件容易的事，原因是人们对木星附近流星通过量的了解不像对地球附近那样充分。

地下盐湖

美国宇航局发现在木星的卫星——木卫二的冰层下方存在一个巨大的咸水湖泊，其水量大致相当于北美地区著名的五大湖的水量总和。

这个新发现的湖泊位于木卫二的地表冰层下方大约3公里处，它代表了太阳系中人类发现的最新一处潜在的生命孕育所，同时也被认为是除了地球之外太阳系中最适合生命生存的环境之一。

科学家利用伽利略号探测器拍摄的图像与地球上高纬度冰山漂浮地区和冰盖地区图像进行对比分析，初步证实“混杂地貌”(由伽利略号探测器所拍摄的图像上那些曾经让人困惑的两个大致呈现圆形，似乎崎岖不平的区域)是漂浮的冰山相互碰撞形成的无规则聚合体，但是要想进一步确认这一发现，科学家们还需要更加详尽的数据，这就需要借助携带有能够穿透冰层雷达的探测器进行近距离观察。美国宇航局正在考虑在2022年之前发射一艘这样的飞船，携带专门设备抵近木卫二展开考察。

木卫二的冰层下方可能还存在更多其它未被发现的湖泊。考虑到这些冰下湖的上覆冰层在某些地区可能比较薄，厚度仅有数十米，这就为未来探寻这些湖泊中潜在的生命迹象提供了很大的便利。这种较小的冰层厚度可能意味着未来或许将有更多的机会可以在这里着陆，并获得来自这些冰下湖的沉积取样用以研究。