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木衛二是“宜居星球”嗎,NASA發射“歐羅巴快船”一探究竟

2024-10-15 11:04:59 來源: 科技日報 點擊數:

科技日報記者 張夢然

在木星那引人注目的外表和體積映襯下,木衛二(也稱歐羅巴)看起來過于單調——它表面灰白,像破舊臺球廳里一顆磨損的臺球。然而仔細觀察,這顆木星的第四大衛星,內部深處閃爍著迷人的光芒。

這是因為木衛二冰層下,很可能隱藏著一個巨大的全球性海洋,推斷其水量是地球上的兩倍。木衛二一直吸引著所有天文學家,這里,可能就是他們一直在尋找的“宜居星球”。

木衛二是否真的具備生命存在的條件?現在,人們啟程開始尋找答案。

北京時間2024年10月15日凌晨,美國太空探索技術公司(SpaceX)的獵鷹重型火箭從肯尼迪航天中心騰空而起,將名為“歐羅巴快船”的探測器送入空中。這顆探測器到達木衛二需五年半時間,預計于2030年4月抵達。

50億美元,NASA史上最大星際探測器

“歐羅巴快船”是NASA為行星任務所開發的有史以來最大探測器,也是一艘價值50多億美元的探測器。其太陽能電池陣列展開時跨度超過30米,發射時重量接近6000千克。探測器由24個引擎提供動力,將對木衛二進行近50次飛越。

它會近距離觀察這顆衛星的地質和化學性質,如果幸運的話,將能發現宜居性的明顯特征。這項任務已籌備了幾十年,此前研究提供的信息,讓我們知道這顆衛星冰凍的外殼里藏了著什么,但也留下了更多“誘人的線索”,以及更大可供發掘的空間。

揭開這些秘密,正是“歐羅巴快船”的任務目標。如果像科學家們猜測的那樣,蒸汽羽流是從木衛二表面噴發出來的,它甚至可以從中抽取水樣。

探測器設計的初衷,并不是尋找生命的直接證據(譬如細菌細胞)。但進展表明,它出發前已有能力做到這一點。“有了‘歐羅巴快船’,我們真的進入了天體生物學的新階段。”該任務的項目科學家山姆·豪威爾說。

曾幾何時,沒人能想到它有液態水

1610年,天文學家伽利略首次發現了圍繞木星旋轉的四顆衛星,其中一顆就是令人著迷的木衛二。時至今日,我們已經知曉木星擁有超過90顆衛星,但木衛二依然以其獨特的魅力脫穎而出:它的表面幾乎不見隕石坑,冰凍的外表下隱藏著一個充滿活力的世界,地質活動頻繁地重塑著其面貌。

作為木星內側的衛星之一,木衛二不斷地經歷著來自巨大行星的強大引力拉扯。這種力量隨著它在橢圓軌道上周期性地接近和遠離木星而變化,導致內部物質也被反復壓縮與釋放,產生了潮汐加熱效應。但直到20世紀90年代NASA發射的伽利略探測器近距離探訪了木衛二后,人類才真正開始理解這一現象背后的深意。

最初,科學家們并未預料到,在距離太陽如此遙遠(超過7.5億公里),平均溫度低至-160°C的地方,竟然可能存在液態水。

然而,當伽利略號探測器發現木衛二上存在次級磁場時,這一切都改變了。新發現強烈提示木衛二的冰層之下可能蘊藏著一片富含鹽分的海洋——正是由于潮汐加熱的作用,這片海洋才能保持液態而不至于凍結成冰。“這樣的結果完全出乎所有人意料。”任務團隊凱瑟琳·克拉夫特博士如是說。

更令人興奮的是,后續研究表明,木衛二或還具備支持生命存在的所有必要條件:不僅有溫暖的咸水海洋,還有由木星輻射提供的化學成分及能量來源。

“這片海洋很可能為原始生命的孕育提供了理想的環境,類似于地球上深海熱泉周圍的生態系統,那也被認為是地球最早生命形式出現的地方。”該任務科學項目副主管邦妮·布拉蒂解釋道。

這些驚人的發現,讓人們對探索宇宙中其他潛在宜居世界充滿了無限憧憬。

尋找宜居世界,但并不尋找生命

為完成使命,“歐羅巴快船”攜帶了攝像機、光譜儀、熱成像儀、冰穿透雷達、磁力計等傳感器,盡力收集有關這顆星球內外部的一切。

科學家相信,地球生命化學反應的基礎,也可能出現在木衛二內部。但在木衛二上,還原化學反應可能發生在海底,由咸水的相互作用引起;而氧化化學反應可能發生在表面,由輻射與水或硫相互作用引起。

這就是為什么科學家如此熱衷于研究它那被稱為混沌地形的表面——這些地形看起來幾乎像是被巨人移來挪去的冰山,而這恰恰可能是液態水靠近地表導致的。

這也是為什么木衛二的羽流如此令科學家著迷——它們可以讓人們直接“看到”這里發生的化學反應。如果水從地下噴涌而出,進入周圍的大氣,“歐羅巴快船”還將有機會“品嘗”到它。

但這一切并不意味著,人們就能找到生命的證據。“這不是生命探測任務。”對此,團隊所有參與者觀點一致,“相反,它正在尋找一個可能存在生命的宜居環境。”

塵埃、冰、氣體,對于“歐羅巴快船”先進的分析儀器來說,木衛二就是天堂,每一顆顆粒都可能得到剖析,然后告訴地球上等待的人們,這里究竟有什么。

(圖片來源:NASA/加州理工學院噴氣推進實驗室/SETI研究所)

責任編輯:孫瑩

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