无线电波或助发现隐藏系外卫星

凤凰科技讯科学日报报道，近些年来，寻找地球以外生命的科学家们已经发现了太阳系外1800多个行星，或者称系外行星，但目前没有人能够证实系外卫星的存在。现在美国德州大学阿灵顿分校的物理学家相信追踪无线电波发射的轨迹就能找到系外卫星。环绕系外行星的等离子体环是系外卫星电离层喷射出的离子进入行星磁气圈的结果。他们的这些发现被发表在8月10日的期刊《天体物理学》上，文章描述了无线电波产生于木星磁场和它的卫星木卫一之间的相互作用。他们认为利用对木星、木卫一动态性的细节计算可以寻找无线电波发射，后者或可能暗示着环绕系外行星的卫星。

环绕系外行星的等离子体环

"这是寻找系外卫星的新方法，"研究合作作者、德州大学阿灵顿分校科学学院物理学教授察兹斯洛?穆泽拉克（Zdzislaw Musielak）这样说道。"我们思考，如果这种机制也发生在太阳系以外呢？然后我们进行了细致的计算，结果显示某些太阳系如果存在卫星，我们就可以利用这种方法检测到它。"

生命或存在于卫星的想法激发了很多科幻小说的灵感，例如星球大战里生活在卫星上的Ewoks族人。科学家们甚至认为太阳系内某些卫星——土星的土卫二和木星的木卫二——是支持生命存在的卫星候选者，这主要是基于对它们的大气组成部分、水存在的潜在可能性以及距离太阳的位置的考量。

穆泽拉克表示目前面临的困难在于利用现有方法观测系外卫星。例如美国宇航局开普勒太空望远镜通过测量恒星亮度的变化而鉴别环绕行星的过境。然而可靠地将卫星是否属于过境的一部分隔离出来目前还无法实现。

德州大学阿灵顿分校的研究小组以之前提出的理论为基础，也即利用无线电波观测可以发现系外行星，将它以新颖的方式付诸应用。它们的关注点在于木卫一和电离层，后者很可能是卫星极度活跃的火山创造的带电上层大气。

在它的运行轨道上，木卫一的电离层与木星的磁气圈——保护行星不受到辐射伤害的带电等离子体层——发生相互作用并产生了功能性电流，从而导致无线电波的发射。这被称为"木卫一控制的十公尺放射"，研究人员认为找到已知系外行星附近相似的放射可能是预测其它卫星是否存在的关键。

研究首席作者、穆泽拉克研究小组的博士研究生杰昆·华金（Joaquin Noyola）表示，当以木卫一为例进行建模时，必须注意到其它行星/卫星对里的卫星并不一定也需要活跃的火山活动才能存在电离层，这一点非常重要。"更大的卫星，例如土星更大的卫星土卫六可以维持厚厚的大气层，这可能意味着它们也有电离层。因此火山活动并非必要条件。"

这项研究还强调了由木卫一和木星磁气圈相互作用产生的阿尔芬波（沿磁力线运动的横向电磁波），这些波或可能被用于检测相似情况下的系外卫星。阿尔芬波是磁场里等离子体的涟漪，它最早是由瑞典等离子体物理学家汉内斯?阿尔文博士(Hannes Alfven)于20世纪40年代早期提出的。

在这项研究里，科研小组甚至确定了两个系外行星，他们对此持有"小心翼翼的乐观"态度，在未来天文观测社区可以应用这项研究的计算，利用更敏感的无线电望远镜搜寻大小相当于月球的系外卫星——15光年远的格利泽876b和10.5光年远的天苑四b（Epsilon Eridani b）。目前的望远镜，例如美国国家科学基金会支持的长波长阵列，可以用于探测更近的行星系统里的系外卫星，因为卫星越大，它被检测到的概率也就越大，研究合作作者、穆泽拉克科研小组里的另外一名博士研究生苏曼·萨提亚（Suman Satya）这样说到。

"大多数被监测到的系外行星都是气体巨星，很多都位于宜居带，这些气体巨星无法支持生命的存在，但据称环绕这些行星的系外卫星或可能具有生命宜居性。"