2031年春天，一個探測器在木星周圍的黑暗中默默航行了一年，從遠處觀察著這顆巨大行星的大氣漩渦。然而今天，一個不同尋常的景象映入眼簾：木星的衛星——木衛二，一個冰封的世界，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，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。

這就是木衛二，太陽系中最迷人的世界之一。NASA希望其“木衛二快船”探測器能夠看到這個景象。這個探測器將于下個月開始其前往木星系統的旅程。然而，木衛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鹽水海洋，它可能像地球一樣，可能存在生命。

“木衛二快船”裝備了九種科學儀器，將通過近50次接近冰面的飛掠，遠程探測海洋，希望找到能夠支持生命的化學環境。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，“木衛二快船”甚至可能直接探測到微生物，盡管任務中的少數人不敢抱有這樣的希望。

“我們不是尋找生命的任務，我們是尋找宜居性的任務，”負責管理任務的噴氣推進實驗室的“木衛二快船”項目科學家羅伯特·帕普拉爾多說。但即使是像帕普拉爾多這樣謹慎的科學家，也認為發現生命的跡象“并非不可能”。

任務風險與投資

“木衛二快船”是一項昂貴的賭注。盡管它從包括著陸器的設計中縮減，但最終成本仍高達50億美元，是NASA自20世紀90年代末前往土星的卡西尼-惠更斯任務以來最昂貴的行星科學項目。在火星樣本返回任務成本不斷上升的壓力下，NASA的行星部門已經不得不推遲或取消一些較小的任務。它需要“木衛二快船”表現得完美無缺。

然而，在發射前幾個月，當“木衛二快船”已經打包好準備飛向太空時，工程師們發現了一個令人擔憂的問題：飛船電子設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境。經過一個夏天的緊急測試，NASA得出結論，電子設備可能會經受住考驗。但除了硬件和與木星的危險戰斗之外，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認為潛在的回報值得冒險。半個世紀以來，NASA尋找外星生命的首選目標是火星，一個巖石沙漠，只有少量的水。通過前往一個遠在傳統宜居帶之外的冰凍海洋世界，“木衛二快船”標志著在尋找外星生命的過程中的一個重大變化。如果它發現木衛二確實適合生物生存，那么在太陽系乃至更遠的地方尋找外星生命的新領域將會打開。“我們將做一些我們從未做過的事情，”加州大學洛杉磯分校的空間物理學家、“木衛二快船”任務團隊成員瑪格麗特·基夫森說。

木衛二的發現與探索

木衛二是由意大利天文學家伽利略·伽利萊在1610年發現的，他用自制的望遠鏡觀察到了它以及其他三個較大的木星衛星——木衛三、木衛四和木衛一。這一發現強調了地球并非宇宙的中心，而是圍繞更大天體旋轉的眾多較小天體中的一個。人類對這四顆伽利略衛星的第一次仔細觀察來自于20世紀70年代NASA的先驅者和旅行者探測器。但在90年代，另一個名為伽利略的NASA航天器的會合使木衛二顯得特別。

1996年，伽利略號的磁力計捕捉到了來自木衛二的一個奇怪信號。當木星的磁場掃過這顆衛星時，它引起了一個次級磁場的爆發。這種意外的磁響應表明木衛二隱藏著一種導電材料。唯一合理的解釋是一個巨大的液態水海洋——很可能是咸水，因為溶解的離子增強了導電性。

基夫森，負責伽利略號磁力計的科學家，和其他人一樣感到震驚。木衛二比地球的月球稍小，不足以保留數十億年前凝聚時產生的原始熱量。僅憑那逐漸減少的熱源，今天的木衛二將是一個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二保持溫暖。當木衛二在一個適度偏心的軌道上繞木星運行時，木星的巨大引力拉伸和擠壓著這顆衛星的巖石和冰，產生足夠的摩擦和熱量來維持一個海洋。

隱藏的海洋似乎是外太陽系衛星的常態。木衛三和木衛四顯示出藏有它們的線索，土星的土衛六也是如此。2005年，卡西尼任務在土衛二冰冷外殼的南極地區發現了壯觀的咸海洋噴泉。在多次飛越中，航天器穿過噴泉，發現了一系列化學物質，包括分子氫——生命的潛在能源——以及是蛋白質構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生的，地球上的這些結構為頑強的微生物提供了家園。

但如果你要選擇一個衛星進行適當探索，木衛二總是第一位的。它不僅比土衛二更接近地球，更容易訪問，而且有證據表明它的海洋可能已經存在了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。木衛二的巖石地幔也足夠大，可能包含許多產生熱量的放射性化合物；那些額外的熱量可能有助于推動海底的動態地質過程，包括熱液噴口。

伽利略號對木衛二的探索并沒有讓科學家們滿意。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較小的天線和少量數據。

數據太少，科學家們無法辨別冰殼或海洋的尺寸。基于結合伽利略號磁力計數據和木衛二不穩定軌道的觀測模型，冰殼可能在15到25公里之間，海洋可能深達150公里。裝備了它自己的磁力計的“木衛二快船”是將提供完全信心的航天器。基夫森，現在是一位有半個世紀木星系統經驗的老兵，將再次領導這個儀器。

“木衛二快船”的旅程

在“木衛二快船”前往木星的旅程中，很多事情都必須正確進行。事實上，一切都不能出錯。

在它從佛羅里達肯尼迪航天中心發射，搭乘SpaceX的巨型獵鷹重型火箭后，“木衛二快船”的籃球場大小的太陽能板——足夠大，可以在到達木星的整個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——增加了“木衛二快船”團隊的緊張情緒。“直到我得到確認太陽能電池陣列已完全成功部署，否則我會非常緊張，”帕普拉爾多說。

下一個關鍵時刻將在2030年4月到來：接近木星時，“木衛二快船”將通過點火推進器大約六個小時來減速，目的是被這個氣體巨頭的重力捕獲——這是一個沒有誤差余地的機動。

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備的粒子的無盡洪流。這是“太陽系中最惡劣的環境，”噴氣推進實驗室主任勞里·萊什說。“每次我們飛越木衛二，就像接受了10萬次胸部X光檢查。”

為了盡可能少地在這個惡劣的環境中停留，航天器將沿著一系列長橢圓軌道繞木星運行，只在短暫的飛掠中靠近木衛二。為了提高生存機會，“木衛二快船”的敏感電子設備位于一個由阻擋輻射的合金制成的金庫中。

NASA有一個傳統，就是在航天器上附加帶有科學和文化信息的牌匾。“木衛二快船”也不例外：電子設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，將我們這個水世界生活的奇跡與木衛二自己的海洋聯系起來

參考文獻：

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

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