2031年春天，一個(gè)探測器在木星周圍的黑暗中默默航行了一年，從遠(yuǎn)處觀察著這顆巨大行星的大氣漩渦。然而今天，一個(gè)不同尋常的景象映入眼簾：木星的衛(wèi)星——木衛(wèi)二，一個(gè)冰封的世界，其表面布滿了裂縫，仿佛是神明的爪痕。冰山在束縛的地形中涌動(dòng)，外星霜凍的粘液分泌物從這顆星球的冰冷外殼中滲出。在地平線上，水蒸氣和冰晶被一種神秘的力量噴射到夜空中，在星光下閃爍。

這就是木衛(wèi)二，太陽系中最迷人的世界之一。NASA希望其“木衛(wèi)二快船”探測器能夠看到這個(gè)景象。這個(gè)探測器將于下個(gè)月開始其前往木星系統(tǒng)的旅程。然而，木衛(wèi)二表面的一切奇觀并非主要吸引力。真正令人興奮的，是隱藏在冰層之下的液態(tài)鹽水海洋，它可能像地球一樣，可能存在生命。

“木衛(wèi)二快船”裝備了九種科學(xué)儀器，將通過近50次接近冰面的飛掠，遠(yuǎn)程探測海洋，希望找到能夠支持生命的化學(xué)環(huán)境。如果海洋中的水通過冰層中的通道滲透并作為噴泉噴射到太空中，“木衛(wèi)二快船”甚至可能直接探測到微生物，盡管任務(wù)中的少數(shù)人不敢抱有這樣的希望。

“我們不是尋找生命的任務(wù)，我們是尋找宜居性的任務(wù)，”負(fù)責(zé)管理任務(wù)的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的“木衛(wèi)二快船”項(xiàng)目科學(xué)家羅伯特·帕普拉爾多說。但即使是像帕普拉爾多這樣謹(jǐn)慎的科學(xué)家，也認(rèn)為發(fā)現(xiàn)生命的跡象“并非不可能”。

任務(wù)風(fēng)險(xiǎn)與投資

“木衛(wèi)二快船”是一項(xiàng)昂貴的賭注。盡管它從包括著陸器的設(shè)計(jì)中縮減，但最終成本仍高達(dá)50億美元，是NASA自20世紀(jì)90年代末前往土星的卡西尼-惠更斯任務(wù)以來最昂貴的行星科學(xué)項(xiàng)目。在火星樣本返回任務(wù)成本不斷上升的壓力下，NASA的行星部門已經(jīng)不得不推遲或取消一些較小的任務(wù)。它需要“木衛(wèi)二快船”表現(xiàn)得完美無缺。

然而，在發(fā)射前幾個(gè)月，當(dāng)“木衛(wèi)二快船”已經(jīng)打包好準(zhǔn)備飛向太空時(shí)，工程師們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)令人擔(dān)憂的問題：飛船電子設(shè)備中埋藏的一些晶體管可能無法承受木星周圍惡劣的輻射環(huán)境。經(jīng)過一個(gè)夏天的緊急測試，NASA得出結(jié)論，電子設(shè)備可能會(huì)經(jīng)受住考驗(yàn)。但除了硬件和與木星的危險(xiǎn)戰(zhàn)斗之外，還有其他不確定性，包括飛船是否真的能嘗到那隱藏的海洋。

NASA認(rèn)為潛在的回報(bào)值得冒險(xiǎn)。半個(gè)世紀(jì)以來，NASA尋找外星生命的首選目標(biāo)是火星，一個(gè)巖石沙漠，只有少量的水。通過前往一個(gè)遠(yuǎn)在傳統(tǒng)宜居帶之外的冰凍海洋世界，“木衛(wèi)二快船”標(biāo)志著在尋找外星生命的過程中的一個(gè)重大變化。如果它發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)二確實(shí)適合生物生存，那么在太陽系乃至更遠(yuǎn)的地方尋找外星生命的新領(lǐng)域?qū)?huì)打開。“我們將做一些我們從未做過的事情，”加州大學(xué)洛杉磯分校的空間物理學(xué)家、“木衛(wèi)二快船”任務(wù)團(tuán)隊(duì)成員瑪格麗特·基夫森說。

木衛(wèi)二的發(fā)現(xiàn)與探索

木衛(wèi)二是由意大利天文學(xué)家伽利略·伽利萊在1610年發(fā)現(xiàn)的，他用自制的望遠(yuǎn)鏡觀察到了它以及其他三個(gè)較大的木星衛(wèi)星——木衛(wèi)三、木衛(wèi)四和木衛(wèi)一。這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了地球并非宇宙的中心，而是圍繞更大天體旋轉(zhuǎn)的眾多較小天體中的一個(gè)。人類對這四顆伽利略衛(wèi)星的第一次仔細(xì)觀察來自于20世紀(jì)70年代NASA的先驅(qū)者和旅行者探測器。但在90年代，另一個(gè)名為伽利略的NASA航天器的會(huì)合使木衛(wèi)二顯得特別。

1996年，伽利略號的磁力計(jì)捕捉到了來自木衛(wèi)二的一個(gè)奇怪信號。當(dāng)木星的磁場掃過這顆衛(wèi)星時(shí)，它引起了一個(gè)次級磁場的爆發(fā)。這種意外的磁響應(yīng)表明木衛(wèi)二隱藏著一種導(dǎo)電材料。唯一合理的解釋是一個(gè)巨大的液態(tài)水海洋——很可能是咸水，因?yàn)槿芙獾碾x子增強(qiáng)了導(dǎo)電性。

基夫森，負(fù)責(zé)伽利略號磁力計(jì)的科學(xué)家，和其他人一樣感到震驚。木衛(wèi)二比地球的月球稍小，不足以保留數(shù)十億年前凝聚時(shí)產(chǎn)生的原始熱量。僅憑那逐漸減少的熱源，今天的木衛(wèi)二將是一個(gè)圍繞著金屬核心和巖石地幔的固體冰殼。

很快變得清楚的是，巨大且不斷變化的潮汐力使木衛(wèi)二保持溫暖。當(dāng)木衛(wèi)二在一個(gè)適度偏心的軌道上繞木星運(yùn)行時(shí)，木星的巨大引力拉伸和擠壓著這顆衛(wèi)星的巖石和冰，產(chǎn)生足夠的摩擦和熱量來維持一個(gè)海洋。

隱藏的海洋似乎是外太陽系衛(wèi)星的常態(tài)。木衛(wèi)三和木衛(wèi)四顯示出藏有它們的線索，土星的土衛(wèi)六也是如此。2005年，卡西尼任務(wù)在土衛(wèi)二冰冷外殼的南極地區(qū)發(fā)現(xiàn)了壯觀的咸海洋噴泉。在多次飛越中，航天器穿過噴泉，發(fā)現(xiàn)了一系列化學(xué)物質(zhì)，包括分子氫——生命的潛在能源——以及是蛋白質(zhì)構(gòu)建塊氨基酸前體的碳化合物。噴泉中的巖石硅顆粒表明，這些混合物是在熱的海底噴口附近和周圍產(chǎn)生的，地球上的這些結(jié)構(gòu)為頑強(qiáng)的微生物提供了家園。

但如果你要選擇一個(gè)衛(wèi)星進(jìn)行適當(dāng)探索，木衛(wèi)二總是第一位的。它不僅比土衛(wèi)二更接近地球，更容易訪問，而且有證據(jù)表明它的海洋可能已經(jīng)存在了45億年——比地球的海洋還要長，也許是太陽系中任何其他海洋都要長。木衛(wèi)二的巖石地幔也足夠大，可能包含許多產(chǎn)生熱量的放射性化合物；那些額外的熱量可能有助于推動(dòng)海底的動(dòng)態(tài)地質(zhì)過程，包括熱液噴口。

伽利略號對木衛(wèi)二的探索并沒有讓科學(xué)家們滿意。它的訪問是短暫的，而且它的大型傳輸天線未能成功展開，迫使研究人員依靠一個(gè)較小的天線和少量數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)太少，科學(xué)家們無法辨別冰殼或海洋的尺寸。基于結(jié)合伽利略號磁力計(jì)數(shù)據(jù)和木衛(wèi)二不穩(wěn)定軌道的觀測模型，冰殼可能在15到25公里之間，海洋可能深達(dá)150公里。裝備了它自己的磁力計(jì)的“木衛(wèi)二快船”是將提供完全信心的航天器。基夫森，現(xiàn)在是一位有半個(gè)世紀(jì)木星系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)的老兵，將再次領(lǐng)導(dǎo)這個(gè)儀器。

“木衛(wèi)二快船”的旅程

在“木衛(wèi)二快船”前往木星的旅程中，很多事情都必須正確進(jìn)行。事實(shí)上，一切都不能出錯(cuò)。

在它從佛羅里達(dá)肯尼迪航天中心發(fā)射，搭乘SpaceX的巨型獵鷹重型火箭后，“木衛(wèi)二快船”的籃球場大小的太陽能板——足夠大，可以在到達(dá)木星的整個(gè)過程中吸收微弱的陽光——必須完全展開。2021年，NASA的小行星狩獵露西航天器的太陽能板未能正確部署，一度危及任務(wù)——增加了“木衛(wèi)二快船”團(tuán)隊(duì)的緊張情緒。“直到我得到確認(rèn)太陽能電池陣列已完全成功部署，否則我會(huì)非常緊張，”帕普拉爾多說。

下一個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻將在2030年4月到來：接近木星時(shí)，“木衛(wèi)二快船”將通過點(diǎn)火推進(jìn)器大約六個(gè)小時(shí)來減速，目的是被這個(gè)氣體巨頭的重力捕獲——這是一個(gè)沒有誤差余地的機(jī)動(dòng)。

但最大的威脅來自木星的輻射帶，這是由它的磁場加速到可以穿透和燒毀電子設(shè)備的粒子的無盡洪流。這是“太陽系中最惡劣的環(huán)境，”噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室主任勞里·萊什說。“每次我們飛越木衛(wèi)二，就像接受了10萬次胸部X光檢查。”

為了盡可能少地在這個(gè)惡劣的環(huán)境中停留，航天器將沿著一系列長橢圓軌道繞木星運(yùn)行，只在短暫的飛掠中靠近木衛(wèi)二。為了提高生存機(jī)會(huì)，“木衛(wèi)二快船”的敏感電子設(shè)備位于一個(gè)由阻擋輻射的合金制成的金庫中。

NASA有一個(gè)傳統(tǒng)，就是在航天器上附加帶有科學(xué)和文化信息的牌匾。“木衛(wèi)二快船”也不例外：電子設(shè)備金庫的頂部是由密集的鉭金屬板制成，上面刻有利蒙的定制詩，將我們這個(gè)水世界生活的奇跡與木衛(wèi)二自己的海洋聯(lián)系起來

參考文獻(xiàn)：

https://www.science.org/content/article/nasa-spacecraft-probe-possibility-life-europa-s-salty-ocean

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