木星冰冷的卫星木卫三是太阳系最大的卫星。它表面的水冰在最低185摄氏度(零下300华氏度)的寒冷温度下冻结成固体。来自太阳的带电粒子雨足以在正午时分将木卫三上的冰变成水蒸气。利用美国宇航局/欧空局哈勃太空望远镜获得的高灵敏度光谱和光谱图像，行星研究人员现在已经在冰冷的月球稀薄的大气中探测到了这种水蒸气。
Roth等人揭示了木卫三大气中水蒸气的第一个证据，这是水蒸气从月球冰冷的表面热逃逸的结果。影像学分:美国宇航局/欧空局/哈勃/ J .达西尔瓦。
1998年，哈勃太空望远镜成像摄谱仪(STIS)拍摄了第一张木卫三的紫外线照片，这张照片揭示了观测到的来自冰冷月球大气的辐射中的一种特殊模式。
Ganymede显示的极光带有点类似于在地球和其他有磁场的行星上观察到的极光椭圆。
因此，这些图像是月球有永久磁场的例证。
分子氧的存在解释了两次紫外线观测的相似之处。
这种差异当时可以用原子氧的存在来解释，原子氧产生的信号对一种紫外线颜色的影响比另一种更大。
KTH皇家理工学院的研究员Lorenz Roth博士说:“Ganymede的大气是由带电粒子溅射和其冰冷表面的升华产生的。
“以前对氧发射的远紫外线观测被用来推断溅射的分子氧是大气成分，但预期的升华水成分仍未被发现。”
在这项新的研究中，罗斯博士和他的同事对2018年哈勃宇宙起源摄谱仪拍摄的新光谱以及1998年和2010年STIS仪器的档案图像进行了综合分析。
令他们惊讶的是，与最初对1998年数据的解释相反，他们发现在木卫三的大气中几乎没有原子氧。
这意味着紫外线极光图像之间的明显差异一定有另一种解释。
作者随后在两幅图像中极光的相对分布中发现了解释。
木卫三的表面温度在一天中变化很大，在赤道附近的中午时分，它可能变得足够温暖，以至于冰冷的表面释放出一些少量的水分子。
事实上，紫外线图像之间的感知差异与月球大气中水的预期位置直接相关。
“最初只观察到分子氧。这是带电粒子侵蚀冰表面时产生的，”罗斯博士说。
“我们现在测量到的水蒸气来源于冰的升华，这是由水蒸气从温暖的结冰区域热逃逸引起的。”
研究结果今天在线发表在《自然天文学》杂志上。
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长度从哈勃太空望远镜观测到的木卫三上的升华的水大气层。Nat Astron，2021年7月26日在线发布；doi:10.1038/s 14550-021-01426-9