它們被認(rèn)為起源于木星衛(wèi)星歐羅巴的火山噴發(fā)。在圍繞木星進(jìn)一步向內(nèi)運(yùn)行的阿瑪爾忒亞衛(wèi)星的軌道附近，研究小組意外地發(fā)現(xiàn)了高能濃度的氧離子，而這無法用木衛(wèi)二的火山活動來解釋。一定有一個以前未知的離子源在這里起作用。這項(xiàng)研究的結(jié)果今天發(fā)表在期刊《科學(xué)進(jìn)展》 上。

地球、木星和土星等行星都有自己的全球磁場，周圍環(huán)繞著所謂的輻射帶。快速移動的帶電粒子，如電子、質(zhì)子和較重的離子，被困在磁場中，呼嘯而過，形成看不見的環(huán)形輻射帶。由于它們的速度接近光速，這些粒子在碰撞時可以電離其他分子，從而創(chuàng)造一個危險(xiǎn)的環(huán)境，也可能對太空探測器及其儀器造成危險(xiǎn)。在這方面，氣態(tài)巨星木星擁有太陽系中最極端的輻射帶。在論文中，研究人員對木星內(nèi)部輻射帶中的重離子進(jìn)行了迄今為止最全面的研究。

就像木星巨大的磁場一樣，它的輻射帶延伸到數(shù)百萬公里的太空；然而，木衛(wèi)二衛(wèi)星軌道內(nèi)的區(qū)域（圍繞這顆氣態(tài)巨行星半徑約670,000 公里）是一個高能區(qū)域，粒子密度和速度最高。從木星上看，木衛(wèi)二是木星四顆大型衛(wèi)星中的第二顆，以其17 世紀(jì)發(fā)現(xiàn)者的名字命名為“伽利略衛(wèi)星”。艾奧是最里面的伽利略衛(wèi)星。迄今為止，已有三個太空任務(wù)冒險(xiǎn)進(jìn)入這些輻射帶的最深處，其中包括20 世紀(jì)70 年代中期的先鋒11 號太空探測器、1995 年至2003 年的伽利略號探測器以及現(xiàn)在的朱諾號。并進(jìn)行了本地測量。 “不幸的是，先鋒11 號和朱諾號的數(shù)據(jù)不允許我們毫無疑問地?cái)喽ê教炱髟谀抢镉龅搅耸裁礃拥碾x子，只有現(xiàn)在重新發(fā)現(xiàn)的伽利略任務(wù)最后幾個月的數(shù)據(jù)足夠詳細(xì)，才能改善這一點(diǎn)情況。

美國宇航局的伽利略號航天器于1995 年抵達(dá)木星系統(tǒng)。在接下來的八年里，該任務(wù)配備了由加州理工學(xué)院提供的重離子計(jì)數(shù)器(HIC) 和由約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室開發(fā)和建造的高能粒子探測器(EPD)與MPS 合作。該任務(wù)提供了對氣態(tài)巨行星周圍帶電粒子的分布和動力學(xué)的基本了解。然而，為了保護(hù)航天器，它最初只飛過輻射帶外部、不太極端的區(qū)域。直到2003 年，在任務(wù)結(jié)束前不久，當(dāng)更大的風(fēng)險(xiǎn)被證明是合理的時候，伽利略號才冒險(xiǎn)進(jìn)入阿馬西亞和西爾伯衛(wèi)星軌道的最內(nèi)部區(qū)域。從木星上看，阿瑪爾忒亞和底比是這顆巨行星的第三和第四顆衛(wèi)星。木衛(wèi)二和木衛(wèi)二的軌道位于更遠(yuǎn)的地方。

借助這一科學(xué)寶藏，當(dāng)前研究的作者現(xiàn)在首次能夠確定內(nèi)輻射帶內(nèi)離子的成分及其速度和空間分布。與地球和土星以質(zhì)子為主的輻射帶相比，木衛(wèi)二軌道以內(nèi)的區(qū)域還含有大量較重的氧離子和硫離子，其中以氧離子為主，而木衛(wèi)二軌道外的重離子的能量分布表明它們主要是從輻射帶較遠(yuǎn)的地區(qū)引入的。木衛(wèi)二衛(wèi)星有400多座活火山，這些活火山反復(fù)將大量硫和二氧化硫拋入太空，可能是主要來源。

再往內(nèi)，在木衛(wèi)二的軌道內(nèi)，離子成分發(fā)生了巨大的變化，有利于氧。那里的氧離子濃度和能量遠(yuǎn)高于預(yù)期。事實(shí)上，該區(qū)域的濃度應(yīng)該在下降，因?yàn)榘ⅠR西亞和錫貝衛(wèi)星吸收了傳入的離子，因此這兩顆小衛(wèi)星的軌道形成了天然的離子屏障。氧離子濃度增加的唯一解釋是輻射帶最內(nèi)部區(qū)域的另一個局部來源。正如研究人員的計(jì)算機(jī)模擬所示，當(dāng)硫離子與木星環(huán)中的細(xì)塵顆粒碰撞時釋放出的氧氣構(gòu)成了一種可能性。