天文學家猜測，木衛三之所以擁有與其星體大小不相稱的強大磁場，是因為木星所產生的強大潮汐效應，不斷拉伸擠壓星體，物質相互摩擦後加熱熔化含鐵核心，並產生對流驅動磁場，但是對於詳細的運作過程其實並不瞭解。近期研究團隊為了證實目前所認可的核心動力學模型之一：「鐵雪」理論，是否為真，發展出一套新的實驗，試圖觀察並驗證此模型的正確性與可能性。
鐵雪理論類似於在液態鐵質核心環境內的「大氣模型」，液態鐵在核心外層與地函交界處冷卻，形成鐵質的「雪花」結晶之後，向內逐漸落下熔化後回中心。換句話說，木衛三的核心是顆受到木星引力的搖晃和攪拌的液態金屬鐵雪球。
圖說：木衛三核心的鐵雪理論示意圖，液態鐵在核心外層與地函交界處冷卻產生鐵的｢雪花結晶」，落向中心時攪動液態鐵，產生強大且不斷變動的磁場。圖片來源：Science Alert
為了證實上述說法的可能性，研究團隊設計了新的實驗來進行驗證。他們在一缸水的底部注入一層鹹水，代表木衛三的地函，表層注入一層淡水，代表木衛三的中心處。由於冰晶的密度比水低，但是鐵結晶的密度比液態鐵高。所以就可由密度比較高的鹹水代表與外核外層接觸的地函，密度低的淡水代表中心處。接下來將鹹水層降溫，團隊觀察到下層與鹹水交界處開始形成雪花冰晶，但並不是穩定地產生，而是到達過冷狀態，也就是降溫至冰點以下時，就會突然出現一團雪花向上浮起，然後暫停一段時間，直到鹹水層附近的溫度再次降至冰點以下，才會再釋放出另一團雪花。
這種具有週期性，但是零星出現且位置不固定的過程，對星體的磁場產生重大影響。木衛三的鐵雪結晶團會間歇性地出現，並分佈在整個核心的不同地方。結果將是產生一個不斷變化和變動的磁場，隨著時間推移，磁場會增強、減弱和改變形狀。科學家們推論，這種核心對流與產生磁場的方式，很可能會普遍地出現在所有較小星體的核心，包括體積稍大一些且擁有熔融金屬核心的小行星、月球、水星，甚至火星等。至於地球這類較大星體的核心，由於包含不同金屬成分的密度分層，所以地核中的金屬往往會在密度分層的交界處凝固，並在往側向飄移時熔化。而從地核最外側直接落向中心，並不屬於主要的對流模式。（編輯／蔡承穎）
資料來源：Science Alert
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