【原】我们如何塑造木星的卫星？

天文在线 2023-04-08 发布于云南

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继续我们的“星球地球化确切指南”，今天的宇宙很高兴向我们展现地球化的木星的卫星。就像形成内部太阳系一样，它也许有一天是可行的。但我们应该期盼吗？

亚瑟·C·克拉克（Arthur C.Clarke）的粉丝可能还记得，在他的小说《2010：奥德赛2》（或电影改编为《2010：我们接触的一年》）中，一个外来物种如何将木星变成一颗新星。在这样做的过程中，木星的卫星木卫二（木卫二）永久地形成了，随着它的冰面融化，大气形成，所有生活在木卫二海洋中的生命都开始出现并在表面上茁壮成长。

正如我们在之前的文章中所解释的（“木星能成为一颗恒星吗”），把木星变成一颗恒星是不完全可行的（无论如何，还不行）。然而，有几个提议关于我们可以如何去改变木星的一些卫星，以使他们适合人类居住。简而言之，人类有可能在某一天将更多的木星卫星塑造成适合人类彻底居住的地球。

木星卫星：

在木星系统中，有79个已确认的卫星，大小、形状和组成各不相同。为了纪念木星，它们有时被统称为朱庇特星。其中，最大的四个——木卫一、木卫二、木卫三和木卫四——被称为伽利略星（为纪念他们的创始人伽利略）。这四颗卫星是太阳系中最大的，其中木卫三是最大的，甚至比水星还要大。

此外，这些卫星中的三个——木卫二卫星、木卫三卫星和木卫四卫星——都被认为或已知在其核心地幔边界附近有内部海洋。温水海洋的存在不仅被认为是这些卫星上潜在生命的标志，而且也被认为是人类可能居住的理由。

在伽利略星中，木卫一、木卫二和木卫三都在轨道上相互共振。

木卫一与木卫二有2：

1的平均运动轨道共振，与木卫三有4：

1的共振，这意味着它每完成一个木星轨道，木卫二完成二分之一个轨道，木卫三完成四分之一个轨道。

这种共振有助于保持这些卫星的轨道偏心，反过来又会触发潮汐弯曲它们的内部。

自然，每个卫星在探索、定居和形成方面都有自己的优势和劣势。最终，这些都归结为特定的卫星结构和组成，它接近木星，水的可用性，以及所讨论的卫星是否被木星强大的磁场所支配。

可能的方法：

转换木星的伽利略卫星的过程真的很简单。基本上，这一切都是促使利用本地资源和月球与木星磁场的相互作用来创造一个透气的大气。这一过程将从加热表面开始，以升华冰，这一过程可能涉及轨道镜将阳光聚焦到表面，核雷管，或将彗星/流星撞入表面。

一旦表面冰开始融化，它就会形成密集的水蒸气云和气体挥发物（如二氧化碳、甲烷和氨）。这反过来又会产生温室效应，使表面升温更多，并引发一个被称为放射性溶解（通过暴露于核辐射使分子解离）的过程。

基本上，水蒸气暴露在木星辐射下会产生氢气和氧气，前者会逃逸到太空，而后者则更接近表面。这一过程已经发生在木卫二、木卫三和木卫四周围，并负责形成其脆弱的大气（其中含有氧气）。

由于氨主要由氮组成，它可以通过引入某些菌株而转化为氮气（N2）。其中包括硝酸单胞菌、假单胞菌和梭菌，它们将氨气转化为亚硝酸盐（NO2-），然后亚硝酸盐转化为氮气。由于氮作为一种缓冲气体，可以创造出一种具有足够空气压力以维持人类生存的氮氧大气。

另一种选择则落在“变形”的标题下——一个世界被（全部或部分）封闭在人工外壳中以改造其环境的过程。就乔维安一家而言，这将涉及建造大型“壳牌世界”来包围它们，使大气保持足够长的时间以实现长期变化。

在这个外壳中，木卫二，木卫三和木卫四的温度可以慢慢升高，水汽大气可能暴露在内部紫外线灯的紫外线辐射下，然后可以引入细菌，并根据需要添加其他元素。这样一个外壳将确保创造大气的过程能够得到精心的控制，在整个过程完成之前不会丢失任何东西。

木卫一：

平均半径为1821.6±0.5公里，距离木星的平均距离（半长轴）为421，700公里，木卫一是伽利略星的最内层。正因为如此，木卫一完全被木星强大的磁场所包围，这也是为什么表面暴露在大量有害辐射下的原因。事实上，木卫一每天大约接收3600雷姆（36Sv）的电离辐射，而地球上的生物体每年平均经历24雷姆！

月球的轨道周期最短的任何伽利略星，大约需要42.5小时才能完成一个围绕着气态巨行星的轨道。月球与木卫二和木卫三的2：1和4：1轨道共振（见下文）也有助于其轨道偏心率为0.0041，这是木卫一地质活动的主要原因。

在平均密度为3.528±0.006g/cm3的情况下，木卫一具有太阳系中任何卫星的最高密度，并且比其他伽利略月球的密度要高得多。它主要由硅酸盐岩石和铁组成，与外层太阳系中的其他卫星相比，它的体积组成更接近于类地行星，这些卫星大多由水冰和硅酸盐组成。

与它的木卫不同，木卫一在其表面下没有温暖的海洋。实际上，根据磁测量和热流观测，一个岩浆海洋据信存在于地表以下约50公里处，它本身厚约50公里，占地幔的10%。预计岩浆海洋温度达到1473K（1200°C/2192°F）..

内部热量的主要来源是潮汐弯曲，这是木卫一与木卫二和木卫三的轨道共振的结果。由于这种不同的潮汐拉力，在木卫一的内部产生的摩擦或耗散在木卫一的内部产生了显著的潮汐加热，融化了大量的木卫一的地幔和岩心。

这种热量也是木卫一的火山活动及其观测到的热流的原因，并周期性地导致熔岩喷发到500公里（300英里）的空间。一直以来，它的表面覆盖着光滑的平原，点缀着高大的山脉，各种形状和大小的坑，以及火山熔岩流。它是五颜六色的外观（橙色、黄色、绿色、白色/灰色等的组合）。也表明火山活动已经覆盖了硫酸和硅酸盐化合物的表面，并导致表面更新。

木卫一几乎没有水，尽管已经初步确定了少量的水冰或水合矿物，最明显的是在吉斯巴尔蒙斯山的西北侧。事实上，木卫一拥有太阳系中任何已知天体中最少的水量，这很可能是由于木星在太阳系演化的早期就足够热，足以将像水这样的挥发性物质赶出其表面。