據(jù)報道,，在歷時20年的研發(fā)和“心碎”之后，對木衛(wèi)二的探索終于即將拉開帷幕,。這是否將成為我們在太陽系中找到外星生命的最佳機會呢?

木衛(wèi)二是一顆冰封的星球,，僅比月球稍小一點兒,。從遠(yuǎn)處望去，木衛(wèi)二上仿佛鐫刻著許多暗色的條紋,，就像幼兒的涂鴉一樣,。而靠近了看，它們其實是冰面上長長的裂隙,，有時可綿延數(shù)千公里,。許多冰隙中充滿了一種未知的污染物，被科學(xué)家稱作“棕色漿糊”,。除這些冰隙之外,，其它地方則地形多變、崎嶇不平,。

木星的巨大引力產(chǎn)生的潮汐力使木衛(wèi)二周期性地拉伸與擴張,。但木衛(wèi)二的地表之所以如此崎嶇多變，主要還是因為這層冰殼漂浮在液態(tài)水構(gòu)成的海洋之上,。

“我們從此前的探索任務(wù)中得知,，木衛(wèi)二冰殼下方存在液態(tài)水，因此木衛(wèi)二是最激動人心的尋找地外生命目標(biāo)之一,?！眰惗卮髮W(xué)學(xué)院馬拉德(Mullard)太空科學(xué)實驗室的安德魯·科茨教授(Prof Andrew Coates)指出。

木衛(wèi)二的液態(tài)水可能深達(dá)地表下方80至170米,，意味著木衛(wèi)二上的液態(tài)水儲量很可能是地球上全部海水總和的兩倍,。

水對于生命至關(guān)重要，而除此之外,，木衛(wèi)二海洋中也許還存在其它物質(zhì),，如微生物的能量來源等。不僅如此,，這片地下?；蛟S還能通過多種途徑與地表相連，如從冰殼中冒出的,、溫度較高的少量冰屑,。因此，對木衛(wèi)二地表的探索或能幫助我們更好地了解其地下海狀況,。

圖為木衛(wèi)二的分層結(jié)構(gòu),。

圖為伽利略號拍攝的四張木衛(wèi)二圖片?！　?/p>

目前，NASA正在籌備兩項木衛(wèi)二探索計劃,，并在于休斯頓舉行的第48屆月球與行星科學(xué)大會上開展了相關(guān)討論,。

第一項任務(wù)名叫“木衛(wèi)二快艇”(Europa Clipper),，預(yù)計將于2022年啟動。第二項任務(wù)則計劃登陸木衛(wèi)二表面,，預(yù)計于幾年之后開展,。

NASA噴氣推進(jìn)實驗室“木衛(wèi)二快艇”項目科學(xué)家羅伯特·帕帕拉多博士(Dr Robert Pappalardo)表示：“我們正在探索木衛(wèi)二宜居的可能性，尋找水和能量來源等生命必備物質(zhì),。為達(dá)到這一目的,，我們將分析地下海和冰殼的組成成分和地質(zhì)構(gòu)造?！?/p>

“木衛(wèi)二快艇”探測器將攜帶九臺設(shè)備,，其中包括用來拍攝木衛(wèi)二表面的攝像機，用來分析其成分的質(zhì)譜儀,，可穿透冰層尋找地下水,、并對冰殼開展三維測繪的雷達(dá)，以及用來分析海洋特征的磁力計,。

不過,，自從伽利略號探測器于上世紀(jì)90年代發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)二存在地下海的證據(jù)以來，我們逐漸了解到,，木衛(wèi)二并非獨一無二,。

“在過去十年間，我們發(fā)現(xiàn)太陽系外層存在海洋的星球并不鮮見,，這是行星探測界最重要的發(fā)現(xiàn)之一,。”“木衛(wèi)二快艇”項目科學(xué)家科特·涅伯博士(Curt Niebur)指出,。

例如,，土衛(wèi)二南極就有冰屑從冰隙中噴出。

科學(xué)家計劃在2020年之后也對土衛(wèi)二開展探測任務(wù),，但涅伯認(rèn)為木衛(wèi)二的價值更加突出：“木衛(wèi)二比土衛(wèi)二大得多,，內(nèi)容也更加豐富，有更多的地質(zhì)活動,、更多的水,、更大的儲水空間、更多熱量,、更豐富的物質(zhì),、環(huán)境也更加穩(wěn)定?！?/p>

但最重要的是,，木衛(wèi)二有著更理想的周邊環(huán)境。其軌道深入木衛(wèi)二強大的磁場中，因此能夠困住并加速宇宙粒子,。這一過程中形成的高強輻射帶對于探測器的電子元件危害巨大,，因此開展任務(wù)的時間大大受限，僅能持續(xù)幾月,、甚至幾周,。這些輻射也對木衛(wèi)二地表造成了影響，促進(jìn)了氧化物的產(chǎn)生,。而在地球上,，氧化物與還原化合物間發(fā)生的氧化還原反應(yīng)恰好為生命提供了所需的能量。

“木衛(wèi)二快艇”號探測器或能確定木衛(wèi)二上是否存在生命,?！?/p>

不過，木衛(wèi)二地表生成的氧化物只有進(jìn)入地下海,、才能為微生物所用,。好在使地下水上涌的對流過程也能將地表物質(zhì)帶入地下。進(jìn)入地下海之后,，氧化物便可與海水和巖床反應(yīng)生成的還原物發(fā)生化學(xué)反應(yīng),。

“這就像電池供電，陰陽兩極都必不可少,?！迸僚晾嘟忉尩馈?/p>

對于帕帕拉多等科學(xué)家而言,，這些計劃中的任務(wù)意味著二十年來的夢想即將實現(xiàn),。自從上世紀(jì)90年代探索木衛(wèi)二的概念誕生以來，科學(xué)家就不斷提出各種野心勃勃的提議,，最終卻紛紛折戟,。

美國和歐洲甚至曾計劃向木衛(wèi)二和木星最大的衛(wèi)星木衛(wèi)三分別派遣探測器。但由于經(jīng)費問題,，這一計劃不得不取消,。

“18年來，每次有人提出木衛(wèi)二探索計劃,，我都默默祈禱,，最終卻只能看著計劃流產(chǎn)?！笨铺亍つ硎?。“這條道路無比漫長,，使我們屢屢心碎,?！?/p>

雖然探索木衛(wèi)二的成本不會高出卡西尼號和好奇號探測器，但依然代價不菲,。

科學(xué)家首先要解決機械挑戰(zhàn),，如儀器在木星輻射帶中的運行問題。探測器設(shè)備必須用鈦之類的金屬隔離起來,，但帕帕拉多博士指出，儀器不能被保護(hù)得太嚴(yán)密,，否則就無法探測木衛(wèi)二,。

因此為保障探測器安全，NASA不得不改變行動路線,?！拔覀冊菊J(rèn)為，既然伽利略號已經(jīng)飛掠了木衛(wèi)二,，下一項任務(wù)自然是發(fā)射軌道探測器,。”涅伯表示,。但“木衛(wèi)二快艇”探測器為減少輻射,，將采用圍繞木星飛行的方式，在三年半時間里,，至少開展45次近距離飛掠木衛(wèi)二行動,。“

“我們可以繞開圍繞木衛(wèi)二飛行帶來的技術(shù)問題,，提高任務(wù)可行性,，同時通過增加飛掠次數(shù)，取得同樣的探測結(jié)果,?！眳⑴c該項目的科學(xué)家指出。

木衛(wèi)二附近的光照強度僅有地球上的30分之一,。但NASA仍計劃采用太陽能電池板為其供能,，而不是其它太陽系外層探測任務(wù)使用的放射性發(fā)電機。

“多年的研究工作使我們不得不拋卻之前的想法,，沉湎于美好的夢想,，而是專注于現(xiàn)實，專注于最卓越的科學(xué)技術(shù),?！蹦f道。

2011年,，美國與歐洲的合作任務(wù)取消之后,，國家研究委員會發(fā)布的一項報告重申了探索木衛(wèi)二的重要性。即便如此，經(jīng)費問題仍使NASA對此持謹(jǐn)慎態(tài)度,。

但美國國會的支持改變了局面,。對木衛(wèi)二的探索獲得了民主黨與共和黨的共同支持。共和黨國會議員約翰·科爾伯森(John Culberson)是眾議院撥款委員會的主席,，NASA經(jīng)費便在該機構(gòu)的管轄范圍之內(nèi)?，F(xiàn)年60歲的科爾伯森就讀高中時曾用自己購買的望遠(yuǎn)鏡眺望過木衛(wèi)二，自此之后就一直對其神往不已,。四年來,，雖然NASA并未提出要求，但他領(lǐng)導(dǎo)的委員會不斷向參與木衛(wèi)二研究的科學(xué)家撥款,。

有了慷慨的投資,，“木衛(wèi)二快艇”技術(shù)問題的解決速度很快超過了其它任務(wù)處在該階段(B階段)時的情況。登陸器仍處于研發(fā)早期階段(即早期A階段),，但針對該任務(wù)科學(xué)價值的報告已經(jīng)在月球與行星科學(xué)大會上進(jìn)行了討論,。

該登陸器并未得到美國總統(tǒng)2018年預(yù)算撥款。但NASA行星科學(xué)部門主管吉姆·格林博士(Dr Jim Green)表示：“這項任務(wù)極其激動人心,，因為它能從人類難以到達(dá)的星球表面告訴我們,，人類還需開展怎樣的研究?！?/p>

“我們還有很長的路要走,，必須勤勤懇懇，弄清我們需要進(jìn)行哪些測繪工作,。未來獲得了足夠的資金之后,，我們才能順利開展下一步研究?！?/p>

二十年來,，科學(xué)家提出了許多新穎的木衛(wèi)二登陸器設(shè)計方案，說明登陸木衛(wèi)二將使我們收獲頗豐,。馬拉德太空科學(xué)實驗室的格林特·瓊斯博士(Dr Geraint Jones)針對其中一種名叫“穿透器”的設(shè)計進(jìn)行了研究。

“這一技術(shù)還未實際采用過,，但可行性很高,。”瓊斯博士解釋道,。該探測器將被衛(wèi)星彈射出來,，“以每秒300米的高速重重砸向木衛(wèi)二表面，”從而使內(nèi)部冰層暴露在外,，供儀器進(jìn)行分析,。當(dāng)然,，這些儀器經(jīng)過了特殊設(shè)計，能夠承受劇烈撞擊,。

而NASA設(shè)計的登陸器將采用2012年好奇號登陸火星時運用的“空中吊車”技術(shù),，緩慢降落在木衛(wèi)二表面。著陸時,，登陸器將開啟自動著陸系統(tǒng),，實時監(jiān)測地面情況，避開危險因素,。

“木衛(wèi)二快艇”探測器可從空中確定合適的著陸地點,。“它可以尋找地下水距地表較近的區(qū)域,，也許這些地方溫度較高、還存在有機物,?！迸僚晾啾硎尽?/p>

該探測器將配備高敏儀器,，還將配有一臺反旋鋸,，用來鉆取木衛(wèi)二地表冰層下方的樣本。

“登陸器的目標(biāo)是獲取全新的研究樣本,，這可以通過兩種方法實現(xiàn),，一是挖至地下深處，二是尋找地表有噴射活動的區(qū)域,，因為這些地質(zhì)活動會將新鮮的地下物質(zhì)帶到地表,。”科特·涅伯說道,。

近年來,，哈勃望遠(yuǎn)鏡在木衛(wèi)二和土衛(wèi)二表面都觀測到過冰屑從地下噴出的現(xiàn)象。但這些噴發(fā)現(xiàn)象時間過于久遠(yuǎn),，將登陸器派往此處毫無意義,，我們需要尋找更近期的噴發(fā)地點。

因此,，科學(xué)家需要弄清這些間歇性的噴發(fā)現(xiàn)象究竟由何種因素控制,。“木衛(wèi)二快艇”號探測器將確定它們是否與木衛(wèi)二地表溫度較高的熱點區(qū)域有關(guān),。

地球的海洋中生機盎然,，因此我們可能很難想象木衛(wèi)二地下深達(dá)100公里、毫無生機的海洋是怎樣一番光景,。而假如那里真的存在外星生命,，我們真的能辨別出來嗎?

“此次登陸器任務(wù)的目標(biāo)不僅是探測到外星生命,，還需要讓大家相信我們做到了這一點，”涅伯解釋道,，“如果我們耗費巨資,、結(jié)果反而引發(fā)了巨大爭議，可不是什么好事,?！?/p>

因此，該項目團(tuán)隊用了兩天時間,，專門說明這一問題,。首先，任何探測結(jié)果都必須以通過直接測量得到的大量獨立證據(jù)為基礎(chǔ),。

“這件事不能一蹴而就,。你不能開展了一次測量之后就宣稱自己找到了外星生命，只有整體結(jié)果才能說了算,?！蹦赋觥?/p>

其次,，科學(xué)家提出了對觀測結(jié)果的解讀框架,。有些結(jié)果可能是正面的，有些則可能是負(fù)面的,?！斑@一框架構(gòu)建了包含各種結(jié)果的決策樹。最終得到的結(jié)論要么是‘我們找到了外星生命’,，要么是‘我們沒找到外星生命’”,。

如今，該團(tuán)隊還在拭目以待,，期待科學(xué)界被他們的計劃打動,。

科特·涅伯解釋道：“我希望相關(guān)探討能夠早日開展，這樣等登陸器抵達(dá)木衛(wèi)二表面時,，我們就可以專注于數(shù)據(jù)分析了,。”