美歐協商最新深空計劃：2020年後探測木衛二海洋

據國外媒體報道，美國宇航局（NASA）和歐洲空間局（ESA）正共同策劃一項木衛二生命探測的計劃。

該計劃名為「聯合歐羅巴任務」（Joint Europa Mission），於4月24日首次在奧地利首都維也納舉行的歐洲地球科學聯盟會議上對外發布。根據發布的相關情況，這一計劃將分為三大部分：一艘著陸器，預計將在木衛二地表工作35天左右，搜尋生命存在的跡象；一艘軌道器，已經工作大約3個月，目的是獲取木衛二附近空間的氣體成分，最終將撞擊木衛二並在此過程中進行各種研究。

科學家們希望這一探測計劃能夠在2020年中期發射升空，研究人員提出的任務探測目標是：「理解作為木星系統一部分的木衛二複雜系統，考察其宜居性以及潛在的生物圈情況，並在其地表，地下和附近空間搜尋生命。」

法國天體物理與行星科學研究中心的米歇爾·布蘭科（Michel Blanc）對媒體表示：「這個項目的核心就在於，如果我們認為去木衛二搜尋生命是重要的，那麼這就應當是一個國際性的合作項目。最終的目標是抵達木衛二地表並搜尋那裡的生命線索。」

地外生命的應許之地

藝術示意圖：木衛二上的水汽噴泉，大量水汽從下方的海洋中噴薄而出，這裡距離太陽有8億公里

藝術示意圖：正在木衛二表面工作的著陸器

研究人員們指出，木衛二是我們在太陽系以內找到地外生命的最佳候選目的地之一。科學家們認為這顆體積巨大的衛星的內部擁有一個鐵核，其外層是岩石地幔，再外側則是鹹水覆蓋的海洋。

但是與地球不同的是，這個全球性的海洋非常巨大，覆蓋整個星球表面，並且由於距離太陽非常遙遠，這個海洋的表面覆蓋著一層巨厚的冰層。估算顯示這個海洋的深度大致在80~170公里左右，其中含有的水量甚至要比整個地球上全部的水體加在一起還要多。

很多專家相信，由於受到木星引潮力的作用，這個巨大的木衛二海洋內部可能存在熱源，從而出現適宜生命生存的宜居環境。

而這個巨大海洋表面的冰層上存在著巨大的裂隙區域，從太空中能夠非常清晰地看到這些深色的巨大裂隙，通過這些裂隙我們能夠深入抵達木衛二冰蓋下方的海洋。研究人員們指出：「在行星科學界有一項基本共識，那就是木衛二或許是太陽系內部距離最近，也是最具潛力的搜尋地外生命的場所。」

科學家們在論文中寫道：「美國伽利略衛星發現木衛二冰層下的巨型海洋與其下方的硅酸鹽海底之間存在直接接觸，而這將產生對於生命現象至關重要的某些化學反應。加上很多觀測數據都顯示木衛二的表面冰層是處於活躍狀態的，很多地方都具有穿透和溝通外部和冰層下海洋的條件，因此可以認為很多的化學物質都是可以從中透過的，其中包括一些原始生命產生所必須的化學成分並觸發某些能夠為生命誕生提供能量的化學反應。所有這一切都為木衛二作為一個潛在的宜居星球提供了極高的可期待性，因此在這樣一個階段，謀劃前往這顆星球開展探測的計劃恰逢其時。」

美歐木衛二探測計劃

示意圖：正在圍繞木衛二運行的軌道器

木衛二是距離木星第六近的衛星，也是太陽系中最令人感興趣的天體之一，因為它的很多方面的性質讓科學家們認為這裡有可能存在著適宜生命生存的環境

按照目前的規劃，著陸器部分將由美國宇航局負責研製，而整個計劃中的其餘部分則將由兩大航天機構合作完成研製工作。美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）太陽系探測部門主管雅各布·扎伊爾（Jakob van Zyl）表示：「我們提議歐空局與美國宇航局開展合作，引領對這顆星球的探測工作，共同開展一項雄心勃勃的聯合探測計劃。」他說：「目前雙方都有著強烈的合作意向。現在只待雙方的政府下撥項目經費。」

研究人員們堅信，這次探測任務將幫助人們搜尋地球之外生命存在的線索。雅各布表示：「我們希望能夠對木衛二環境下的各種生命指紋線索進行全面查證，包括其地面，淺地表和附近空間。與此同時我們也將嘗試回答一個更加廣泛的問題：在一個特定的潛在宜居環境中，生命是如何產生的？在一個擁有宜居環境的行星或衛星，或者兩者所組成的系統之中，是什麼樣的演化機制最終觸發了生命的誕生和演化？」

美國和歐洲方面近日公布了雙方航天機構未來聯合開展木衛二探測的一項計劃。該計劃被稱作「聯合歐羅巴任務」。該項目主要涉及三大方面：發射一個著陸器登陸木衛二表面開焊為期35天的考察；一個軌道器圍繞木衛二軌道開展氣體成分探測和對地觀測；最終階段，軌道器將撞擊木衛二表面，途中繼續開展探測工作

在3月10日美國發布的圖像中可以看到木衛二表面到處遍布大量的冰面裂谷系統。很多專家相信在木衛二的冰層之下是一個巨大的全球性海洋，受到木星引潮力的影響，在這個海洋底部可能存在適合生命生存的宜居環境

美國宇航局方面此前就已經構思了一個前往木衛二的探測計劃，官方的名稱叫做「歐羅巴快船」（Europa Clipper）。但按照該計劃的設想，這將是一艘軌道器，並不會在木衛二表面著陸。而歐空局方面也正在策劃一項飛往另外一顆木星衛星——木衛三的探測計劃。按照此前公布的計劃，美國方面的木衛二探測器計劃在2022年左右發射升空，而著陸探測計劃在隨後數年間實施。在近期在美國休斯敦舉行的第48屆月球與行星科學會議（LPSC）上，美國宇航局方面介紹了相關計劃方案。

羅伯特·帕帕拉多博士（Dr Robert Pappalardo）是參與美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）「歐羅巴快船」計劃的項目科學家。他說：「我們的確正打算前往木衛二並對其潛在的宜居環境進行考察，評估那裡存在的生命所需條件：水以及其他生命誕生所需要的化學物質成分。」他說：「我們將嘗試理解那裡的海洋和冰層性質，這顆星球的地質學情況，並評估木衛二目前的活動狀況。」

「快船」探測器將搭載9台不同的科學載荷，對這顆遙遠的冰凍星球的表面和海洋進行詳盡探測。

這些高技術載荷中包括一台能夠拍攝木衛二地表高清影像的相機以及一台能夠獲取木衛二表面成分信息的光譜儀。另外探測器還將攜帶一台穿地雷達，對這顆衛星的地下結構進行探測。探測器攜帶的磁強計則將對衛星的磁場性質和地下海洋情況進行探測。

功能強大的探測器

科學家們認為由於木星引潮力作用，在木衛二的深海中可能存在海底熱泉區。在地球上，類似的海底熱泉地區是生命繁盛之地

通過上世紀90年代美國伽利略號探測器的考察，我們發現木衛二是一個擁有複雜地質活動的星球。但是這些地質特徵具體是如何形成的？它們究竟代表了什麼？我們到現在都沒有完全弄清

木衛二體型巨大，只比地球的衛星月球的直徑稍小一些。其圍繞木星的公轉周期大約是3.5個地球日，並且已經與木星處於潮汐鎖定狀態，就和月球-地球之間的關係一樣，意思是木衛二永遠會以同一面面朝木星。科學家們認為這顆衛星擁有鐵核，一個岩石成分的地幔以及由鹽水組成的巨大的全球性海洋，這個海洋的表面被一層巨厚的冰層覆蓋。

英國倫敦大學學院穆拉德空間科學實驗室的行星科學家安德魯·科茨教授（Andrew Coates）表示：「從先前的探測任務中我們了解到這顆星球的地下存在液態水海洋，尤其是在1990年代由美國伽利略號探測器磁強計所進行的測量，這些都讓這顆星球成為考察太陽系地球之外宜居性質的最佳候選目的地之一。」

另外，同樣是藉助美國伽利略號飛船以及後續卡西尼飛船的探測結果，我們了解到木星的這些衛星存在著一種特殊的性質。「快船」項目科學家，美國宇航局華盛頓總部的科特·尼柏爾博士（Dr Curt Niebur）表示：「在過去的十年或更長一段時間裡，我們所獲得的最令人興奮，也是最為重大的一項發現便是，你可以不必鑽穿冰層就有機會抵達其下方的海洋。」

土星的一顆衛星——土衛二的冰層之下也有一個巨大的全球性海洋，觀測發現其南極地區存在巨大的裂隙，這些裂隙中正噴出來自下方冰下海洋的水汽。

但尼柏爾博士仍然相信，相比土衛二，木衛二有它自己的不尋常之處，木衛二要比土衛二大得多，而這意味著各方面條件的改善：更多的地質活動，更多的水，更大的空間，更多熱量，更多能夠觸發生命誕生進程的化學物質以及整體星球環境的穩定性。

木衛二的軌道性質會使其深深的扎入木星磁場內部，這將讓大量受到木星引力場加速的粒子不斷轟擊木衛二冰層的表面。

這樣的結果是促進在木衛二冰層表面上化學反應的進行，這一過程會製造出大量的氧化劑。在地球上，這樣的氧化劑會與還原劑之間發生反應，從而為生命活動提供能量來源。任何生命要想在木衛二上產生，這些氧化劑都必須與其下方的海洋之間發生聯繫才可以。

的確，這樣的機制在這顆星球上是恰好存在的：木衛二上存在強烈的對流運動，冷海水下沉，而暖海水上升，這會將表面的部分冰層物質帶向深海。在那裡，這些在地表產生的氧化劑將有機會與深海中的還原劑相遇並發生化學反應，從而能夠為深海中潛在存在的生命提供所需能量。

帕帕拉多博士表示：「你知道，你需要電池的兩極。而現在，我們有了電池的兩極。」（晨風）

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