科学家们使用来自美国宇航局哈勃太空望远镜的新档案数据集进行了这一发现，该发现发表在《自然天文学》杂志上。

先前的研究提供了间接证据，证明木卫三是太阳系中最大的卫星，其含水量比地球上所有的海洋都要多。然而，那里的温度太冷了，以至于地表的水都冻成了固体。木卫三的海洋位于地壳下方大约 100 英里处;因此，水蒸气不代表这片海洋的蒸发。

天文学家重新检查了过去二十年哈勃望远镜的观测结果，以找到这种水蒸气存在的证据。

1998 年，哈勃的太空望远镜成像光谱仪 (STIS) 拍摄了木卫三的第一张紫外线 (UV) 图像，在两张图像中显示出称为极光带的彩色带电气体带，进一步证明木卫三具有弱磁场。

分子氧 (O 2 )的存在解释了这些 UV 观察结果的相似性。但一些观察到的特征与纯 O 2大气的预期排放不符。同时，科学家得出结论，这种差异可能与原子氧 (O) 浓度较高有关。

作为支持 NASA 2018 年朱诺号任务的大型观测计划的一部分，瑞典斯德哥尔摩 KTH 皇家理工学院的 Lorenz Roth 领导的团队着手与哈勃一起测量原子氧含量。该团队的分析结合了来自两种仪器的数据：2018 年哈勃的宇宙起源光谱仪 (COS) 和 1998 年至 2010 年空间望远镜成像光谱仪 (STIS) 的档案图像。

令他们惊讶的是，与 1998 年数据的原始解释相反，他们发现木卫三的大气中几乎没有任何原子氧。这意味着对于这些紫外线极光图像的明显差异，必须有另一种解释。

Roth 和他的团队随后仔细观察了紫外线图像中极光的相对分布。木卫三的表面温度全天变化很大，在接近赤道的中午时分，它可能会变得足够温暖，以至于冰面释放(或升华)一些少量的水分子。事实上，紫外线图像中感知到的差异与月球大气中预期水的位置直接相关。

“到目前为止，只观察到了分子氧，”罗斯解释说。“这是当带电粒子侵蚀冰面时产生的。我们现在测量的水蒸气源于冰升华，这是由温暖的冰冷地区的水蒸气热逸出引起的。”

这一发现增加了对 ESA(欧洲航天局)即将执行的任务 JUICE 的期待，JUICE 代表木星 ICy 卫星探索者。JUICE 是 ESA 的 Cosmic Vision 2015-2025 计划中的第一个大型任务。计划于 2022 年发射并于 2029 年抵达木星，它将花费至少三年时间对木星及其三颗最大的卫星进行详细观测，特别强调木卫三作为行星体和潜在栖息地。

木卫三之所以被确定进行详细调查，是因为它提供了一个天然实验室，可以分析一般冰冷世界的性质、演化和潜在宜居性，它在伽利略卫星系统中的作用，以及它与木星的独特磁性和等离子体相互作用及其与木星的相互作用。环境。

“我们的结果可以为 JUICE 仪器团队提供有价值的信息，这些信息可用于完善他们的观测计划，以优化航天器的使用，”罗斯补充道。

目前，美国宇航局的朱诺号任务正在仔细观察木卫三，并最近发布了冰月亮的新图像。自 2016 年以来，朱诺一直在研究木星及其环境，也称为木星系统。