研究揭示了一个新的解释，即木星的卫星木卫二的冰壳是如何以不同于其内部的速度旋转的。美国宇航局的欧罗巴快船探测器将进行仔细观察。美国宇航局的科学家们有强有力的证据表明，木星的卫星木卫二在其冰冷的外壳下有一个内部海洋--一个巨大的咸水体在这颗主要卫星的岩石内部旋转着。新的计算机建模表明，这些水实际上可能正在推动冰壳前进，可能随着时间的推移加快和减慢月球冰壳的旋转。

科学家们已经知道，木卫二的外壳可能是自由漂浮的，其旋转速度与下面的海洋和岩石内部的旋转速度不同。新的模型首次表明，木卫二的洋流可能有助于其冰壳的旋转。

这项研究的一个关键因素涉及计算阻力--月球的海洋对其上方的冰层施加的水平力。这项研究暗示了海洋流的力量及其对冰层的阻力甚至可以解释在木卫二表面看到的一些地质情况。裂缝和山脊可能是由于冰壳在洋流的推动和拉扯下，随着时间的推移慢慢拉伸和塌陷而产生的。

美国宇航局的木卫二快船将以椭圆路径围绕木星飞行，每次飞越时都会靠近木星的卫星木卫二，以收集数据。资料来源：NASA/JPL-Caltech

牛津大学的研究人员、发表在《JGR：行星》上的研究报告的主要作者哈米什-海（Hamish Hay）说："在此之前，人们通过实验室实验和建模知道，木卫二海洋的加热和冷却可能驱动水流。海伊在南加州美国宇航局喷气推进实验室担任博士后研究助理时进行了这项研究。现在我们的结果突出了海洋和冰壳旋转之间的耦合，这是以前从未考虑过的。"

利用美国宇航局即将进行的木卫二Clipper任务收集的测量数据，甚至有可能精确地确定冰壳的旋转速度。当科学家们将木卫二Clipper收集的图像与美国宇航局伽利略和旅行者任务过去拍摄的图像进行比较时，他们将能够检查冰面特征的位置，并有可能确定月球冰壳的位置是否随时间而改变。

几十年来，行星科学家一直在争论木卫二的冰壳是否可能比内部深处的旋转速度更快。但是，科学家们没有把它与海洋的运动联系起来，而是把注意力集中在一个外部力量上： 木星。他们推测，当这个气体巨头的引力拉动木卫二时，它也会拉动月球的外壳，使其旋转得稍快。

"对我来说，这完全出乎我的意料，在海洋循环中发生的事情足以影响到冰壳。这是一个巨大的惊喜，"共同作者和喷气推进实验室的木卫二快船项目科学家罗伯特-帕帕拉多说。"我们在木卫二表面看到的裂缝和山脊可能与下面的海洋环流有关--地质学家通常不会想到，'也许是海洋在影响这些'。

木卫二Clipper现在处于喷气推进实验室的组装、测试和发射操作阶段，将于2024年发射。该航天器将于2030年开始围绕木星运行，并将在飞经月球约50次时使用其精密仪器收集科学数据。这项任务的目的是确定拥有深层内部海洋的木卫二是否有可能适合生命的条件。

该论文的作者使用为研究地球海洋而开发的技术，依靠美国国家航空航天局的超级计算机来制作木卫二海洋的大规模模型。他们探索了水如何循环的复杂性，以及加热和冷却如何影响这种运动。

科学家们认为，木卫二的内部海洋是从下面加热的，由于放射性衰变和月球岩石核心内的潮汐加热。就像炉子上的锅里的水加热一样，木卫二的温水上升到海洋的顶部。

在模拟中，环流最初是垂直移动的，但月球的整体旋转使流水转向更水平的方向--东西向和西东向的水流。研究人员通过在模拟中加入阻力，能够确定，如果水流足够快，就会对上面的冰层产生足够的阻力，以加快或减慢外壳的旋转速度。内部加热的数量--因此，海洋中的循环模式--可能会随着时间的推移而改变，可能会加快或减慢上面的冰壳的旋转。

Hay说："这项工作对于理解其他海洋世界的旋转速度可能随着时间的推移而改变是很重要的。而现在我们知道了内部海洋与这些天体表面的潜在耦合，我们可能会对它们的地质历史以及木卫二的地质历史有更多了解。"