发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　天文学家猜测，木卫三之所以拥有与其星体大小不相称的强大磁场，是因为木星所产生的强大潮汐效应，不断拉伸挤压星体，物质相互摩擦后加热熔化含铁核心，并产生对流驱动磁场，但是对于详细的运作过程其实并不瞭解。近期研究团队为了证实目前所认可的核心动力学模型之一：「铁雪」理论，是否为真，发展出一套新的实验，试图观察并验证此模型的正确性与可能性。

　　铁雪理论类似于在液态铁质核心环境内的「大气模型」，液态铁在核心外层与地函交界处冷却，形成铁质的「雪花」结晶之后，向内逐渐落下熔化后回中心。换句话说，木卫三的核心是颗受到木星引力的摇晃和搅拌的液态金属铁雪球。

图说：木卫三核心的铁雪理论示意图，液态铁在核心外层与地函交界处冷却产生铁的｢雪花结晶」，落向中心时搅动液态铁，产生强大且不断变动的磁场。图片来源：Science Alert

　　为了证实上述说法的可能性，研究团队设计了新的实验来进行验证。他们在一缸水的底部注入一层咸水，代表木卫三的地函，表层注入一层淡水，代表木卫三的中心处。由于冰晶的密度比水低，但是铁结晶的密度比液态铁高。所以就可由密度比较高的咸水代表与外核外层接触的地函，密度低的淡水代表中心处。接下来将咸水层降温，团队观察到下层与咸水交界处开始形成雪花冰晶，但并不是稳定地产生，而是到达过冷状态，也就是降温至冰点以下时，就会突然出现一团雪花向上浮起，然后暂停一段时间，直到咸水层附近的温度再次降至冰点以下，才会再释放出另一团雪花。

　　这种具有周期性，但是零星出现且位置不固定的过程，对星体的磁场产生重大影响。木卫三的铁雪结晶团会间歇性地出现，并分布在整个核心的不同地方。结果将是产生一个不断变化和变动的磁场，随着时间推移，磁场会增强、减弱和改变形状。科学家们推论，这种核心对流与产生磁场的方式，很可能会普遍地出现在所有较小星体的核心，包括体积稍大一些且拥有熔融金属核心的小行星、月球、水星，甚至火星等。至于地球这类较大星体的核心，由于包含不同金属成分的密度分层，所以地核中的金属往往会在密度分层的交界处凝固，并在往侧向飘移时熔化。而从地核最外侧直接落向中心，并不属于主要的对流模式。（编辑/台北天文馆蔡承颖）

资料来源：Science Alert