寻找外星生命的最佳机会？木卫二探索终将拉开帷幕

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在欧罗巴崎岖的冰层下，有一个巨大的海洋。

“欧罗巴快艇”探测器将进行至少45次近距离飞越。

据国外媒体报道，经过20年的研发和“心碎”，欧罗巴的探索终于要开始了。这是我们在太阳系找到外星生命的最好机会吗？

欧罗巴是一颗冰冷的行星，只比月球略小。从远处看，欧罗巴似乎刻有许多深色条纹，就像儿童涂鸦一样。当你仔细观察时，它们实际上是冰上的长裂缝，有时会延伸数千公里。许多冰隙被一种未知的污染物填满，科学家称之为“棕色糊状物”。除了这些冰隙，其他地方变化多端，崎岖不平。

木星巨大的引力产生的潮汐力使得木卫二周期性地伸展和扩张。然而，欧罗巴表面如此崎岖多变的原因主要是因为这个冰壳漂浮在由液态水组成的海洋上。

“我们从以前的探索任务中了解到，木卫二的冰壳下有液态水，因此木卫二是寻找外星生命最令人兴奋的目标之一。”伦敦大学学院穆拉德·空科学实验室的安德鲁·科茨教授指出。

欧罗巴的液态水可能深达地球表面以下80至170米，这意味着欧罗巴上液态水的储存量可能是地球上所有海水总和的两倍。

水对生命非常重要，除此之外，欧罗巴的海洋中可能还有其他物质，比如微生物的能源。不仅如此，这个地下海洋还可能以多种方式与地球表面相连，比如少量高温的冰屑从冰壳中冒出来。因此，对欧罗巴表面的探索可能有助于我们更好地了解它的地下海洋条件。

图为木卫二的层状结构。

图为伽利略拍摄的木卫三二的四张照片。

目前，美国宇航局正在为两个欧罗巴探索项目做准备，这两个项目在休斯顿举行的第48届月球和行星科学会议上进行了讨论。

第一个任务叫做欧罗巴号，预计在2022年开始。第二次任务计划在欧罗巴表面着陆，预计几年后完成。

美国宇航局喷气推进实验室“欧罗巴快艇”项目的科学家罗伯特·帕帕拉多博士说:“我们正在探索欧罗巴岛的宜居性，并寻找水和能源等生命所必需的物质。”为了实现这一目标，我们将分析地下海洋和冰壳的组成和地质结构。”

“欧罗巴快艇”探测器将携带九个设备，包括一台拍摄欧罗巴表面的照相机、一台分析其成分的质谱仪、一台可以穿透冰层找到地下水并对冰壳进行三维测绘的雷达，以及一台分析海洋特征的磁力计。

然而，自从伽利略号探测器在20世纪90年代发现木卫二存在地下海洋的证据以来，我们逐渐了解到木卫二并不是唯一的。

“在过去的十年里，我们发现在外太阳系中有带海洋的行星。这是行星探索界最重要的发现之一。”“欧罗巴快艇”项目的科学家科特·尼布尔博士指出。

例如，在土卫二的南极，冰块从冰隙中喷出。

科学家们计划在2020年后对土卫二进行探测任务，但尼伯认为，木卫二的价值更为突出:“木卫二比土卫二大得多，而且它的含量更丰富，有更多的地质活动、更多的水、更大的蓄水空室、更多的热量、更丰富的物质和更稳定的环境。”

但最重要的是，欧罗巴有更好的周边环境。它的轨道深入到木卫三二号的强大磁场中，因此它可以捕获并加速宇宙粒子。在此过程中形成的高强度辐射带对探测器的电子元件极其有害，因此执行任务的时间非常有限，只能持续几个月甚至几周。这些辐射也影响了欧罗巴的表面，促进了氧化物的产生。在地球上，氧化物和还原化合物之间的氧化还原反应只是为生命提供了必要的能量。

探测器“欧罗巴快艇”也许能够确定欧罗巴上是否有生命。

然而，欧罗巴表面产生的氧化物只有进入地下海洋才能被微生物利用。幸运的是，地下水上涌的对流过程也能把地表物质带入地下。进入地下海洋后，氧化物会与海水和基岩反应产生的还原剂发生化学反应。

“这就像电池一样，阴阳都是必不可少的。”帕尔默·帕拉多解释道。

对于像帕帕拉多这样的科学家来说，这些计划好的任务意味着20年的梦想即将实现。自从20世纪90年代探索欧罗巴的概念以来，科学家们提出了各种雄心勃勃的建议，但最终都失败了。

美国和欧洲甚至计划向木卫二和木星最大的卫星木卫三发射探测器。然而，由于财政问题，这个计划不得不取消。

“在过去的18年里，每次有人提出欧罗巴探险计划，我都默默祈祷，但最后我只能眼睁睁地看着计划流产。”库尔特·尼伯说。“这条路非常漫长，让我们心碎。”

虽然探索欧罗巴的成本不会比卡西尼号和好奇号高，但仍然很昂贵。

科学家必须首先解决机械挑战，例如木星辐射带中仪器的操作。探测器设备必须用钛等金属隔离，但帕帕拉多博士指出，仪器不应保护得太紧，否则无法探测到欧罗巴。

因此，为了确保探测器的安全，美国宇航局不得不改变其行动方针。“我们最初认为，既然伽利略已经飞过了木卫二，下一个任务自然是发射一个轨道探测器。”尼伯说。然而，为了减少辐射，“欧罗巴快艇”探测器将环绕木星飞行，并在三年半的时间里对欧罗巴进行至少45次近距离飞行。"

“我们可以绕过绕欧罗巴飞行带来的技术问题，提高任务的可行性，同时通过增加飞越次数获得相同的探测结果。”参与该项目的科学家指出。

欧罗巴附近的光强度只有地球上的三十分之一。然而，美国宇航局仍计划使用太阳能电池板(000591，BUY)为其提供能量，而不是用于其他太阳系外探索任务的放射性发电机。

“多年的研究工作迫使我们放弃以前的想法，沉湎于美丽的梦想，而是专注于现实和最杰出的科学技术。”尼伯说。

2011年，在美国和欧洲的合作被取消后，国家研究委员会发布的一份报告重申了探索欧罗巴的重要性。即便如此，资金问题仍然让美国宇航局小心翼翼。

但是美国国会的支持改变了局面。欧罗巴的探索赢得了民主党和共和党的共同支持。共和党议员约翰·卡尔伯森是众议院拨款委员会主席，美国宇航局的资金在该机构的管辖范围内。60岁的科尔伯森在高中时曾用望远镜观察过欧罗巴，从那以后他就对它着迷了。在过去的四年里，尽管美国宇航局没有提出任何要求，但他领导的委员会一直在向参与欧罗巴研究的科学家拨款。

在慷慨的投资下，欧罗巴快艇解决技术问题的速度很快超过了现阶段(乙阶段)的其他任务。着陆器仍处于研究和开发的早期阶段(早期阶段A)，但是关于这项任务的科学价值的报告已经在月球和行星科学会议上讨论过了。

美国总统在2018年没有分配着陆器。但是美国宇航局行星科学部门的负责人吉姆·吉姆·格林博士说:“这项任务非常令人兴奋，因为它可以从地球表面告诉我们人类难以到达的地方，以及人类需要进行什么样的研究。”

“我们还有很长的路要走，我们必须努力工作，找到我们需要的测绘工作。在未来获得足够的资金后，我们可以成功地开展下一步研究。”

在过去的二十年里，科学家们提出了许多新颖的欧罗巴着陆器设计，这表明登陆欧罗巴将使我们受益匪浅。马拉德泰空科学实验室的杰伦特·琼斯博士研究了一种叫做“穿透器”的设计。

"这项技术实际上还没有被采用，但它是非常可行的."琼斯博士解释道。探测器将从卫星上弹出，“以每秒300米的高速撞击欧罗巴表面”，从而露出内部冰层，供仪器分析。当然，这些仪器是专门设计来承受严重冲击的。

nasa设计的着陆器将使用2012年好奇号登陆火星时使用的“空中部起重机”技术，并缓慢地降落在欧罗巴表面。着陆时，着陆器将打开自动着陆系统，实时监测地面情况，避免危险因素。

“欧罗巴快艇”探测器可以从空.确定合适的着陆点“它可以寻找地下水更接近地表的地区。也许这些地方有更高的温度和有机物。”帕拉多说。

探测器将配备高灵敏度仪器，还将配备反向旋转锯，在欧罗巴表面冰层下钻孔取样。

“着陆器的目标是获得一个全新的研究样本。这可以通过两种方法来实现，一种是在地下挖得很深，另一种是在地表找到一个有喷射活动的区域，因为这些地质活动将把新鲜的地下物质带到地表。”库尔特·尼伯说。

近年来，哈勃太空望远镜观察到了木卫二和土卫二表面从地面喷出冰屑的现象。然而，这些喷发现象都是很久以前的事了，所以把登陆器送到这里是没有意义的。我们需要找到一个更近的喷发地点。

因此，科学家需要找出是什么因素控制了这些间歇性爆发。“欧罗巴快艇”探测器将确定它们是否与欧罗巴表面温度较高的热点有关。

地球的海洋充满了活力，所以我们可能很难想象木卫二下100公里深处没有生命的海洋。如果那里有外星生命，我们真的能区分它吗？

尼伯解释说:“这次着陆器任务的目标不仅是探测外星生命，而且要让每个人相信我们已经做到了这一点。”“如果我们花了大笔的钱，结果却引起了很大的争议，这不是一件好事。”

因此，项目团队花了两天时间解释这个问题。首先，任何检测结果都必须基于通过直接测量获得的大量独立证据。

“这不可能一夜之间完成。你不能声称在测量后发现了外星生命，只有总体结果才能说了算。”尼伯指出。

其次，科学家们对观测结果提出了一个解释框架。一些结果可能是积极的，而另一些可能是消极的。“这个框架构建了一个具有各种结果的决策树。最终结论要么是“我们发现了外星生命”，要么是“我们没有发现外星生命”。

现在，该团队仍在观望，期待科学界对他们的计划留下深刻印象。

库尔特·尼伯解释说:“我希望相关的讨论能尽快进行，这样当着陆器到达欧罗巴表面时，我们就能集中精力进行数据分析。”