JWST 揭示木星不规则卫星的不同起源

我们报告了使用 JWST 的 NIRSpec 仪器对八颗木星不规则卫星的观测结果：Himalia、Elara、Pasiphae、Sinope、Lysithea、Carme、Ananke 和 Themisto。不规则卫星族被认为是通过碰撞形成的，包含各种类似 Trojan 和类似 C 型小行星的表面。我们采样了 Himalia 卫星族的三个最大成员，检测到络合 CO$_2$ 的存在以及一个从 $\sim2.7-3.6\ \mu m$ 的独特吸收带，其特征与卫星大小相关。两颗最大的不规则卫星，即 Himalia 卫星族成员 Himalia 和 Elara，含有在陨石库中未曾见过的含铵层状硅酸盐。我们提出，Himalia 母体是异质的，并且由类似于类似 Ceres 的含铵小行星的物质形成。几颗小（$D\sim 10km$）不规则卫星的颜色和吸收带与“红色”木星 Trojan 紧密吻合，表明这些成分在被木星捕获后发生的碰撞产物中得以保留。我们报告了在逆行卫星群中首次探测到水蚀变产物，发现 Ananke 的 3 微米带与在 C2 球粒陨石中看到的层状硅酸盐非常匹配。值得注意的是，具有类似于 Trojan 小行星 Eurybates 的 OH 吸收特征的天体在逆行 Pasiphae 族和顺行 Himalia 族中均有发现，这使得此类物质与单一表面类型之间的简单联系变得复杂。不规则卫星似乎与一些经历了液态水蚀变的物质以及另一些未经历液态水蚀变的物质相一致。因此，木星可能捕获了由不同初始成分形成的天体，或者经历了不同程度加热的天体，从而驱动了差异化的蚀变过程。