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  • [科学评论]Science Review

木卫二探索计划

时间: 2016年10月18日 | 来源: 环球科学(huanqiukexue.com)

专栏作者简介

撰文 范·R·凯恩(Van R. Kane) 翻译 薄锦

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    在太阳系形成至今的46亿年里,生命可能已在其中的数个星球上出现过。不过,除了地球,木星的卫星木卫二似乎是当前最可能存在生命的地方。早期的金星和火星或许也曾拥有丰富的液态水——据我们所知,这是生命不可或缺的物资,可惜现在它们中的一颗变成了炽热地狱,一颗变成了冰冻星球。土星的卫星土卫二也拥有大量的液态水,但美国科学界在最新制定的十年计划中,还是把距离我们更近一些的木卫二定为了优先探索目标。木卫二上的海洋含水量大约是地球海洋的两倍,科学家认为,这颗卫星早在形成之初,就拥有液态海洋了。在木卫二上,生命或许曾有充分的时间演化。

    科学家认为,木卫二上的海洋是直接覆盖在这颗体积相当可观的岩石星球上的,这让水有条件接触到其他生命不可或缺的元素和矿物质。这颗卫星围绕木星不断转动,潮汐畸变释放出的热量可以从内部为其加热,令广袤的海洋保持着液体状态,甚至催生若干火山活动。地球的海床上存在着丰富的生态系统,就是因为火山裂口造就了深海热泉。同样的情形在土卫二上或许也是存在的。

    我们以前也向木卫二发送过探测器。美国航空航天局(NASA)的“伽利略”号(Galileo)飞船在20世纪90年代末执行木星探测计划期间,就观测过这颗卫星,基本证实了木卫二上存在着深达100千米的海洋,洋面上则覆盖着一层相对较薄的冰壳。潮汐力会定期地打破冰层,让深处的海水涌上木卫二表面,并留下了可供科学家了解这片海洋化学成分的痕迹。哈勃空间望远镜在2012年的观测结果表明,木卫二表面上会周期性地喷发出羽状水蒸气喷流。如果这种羽状喷流确实存在,航天器便可从中飞过并取样,从而分析这片可能有生命存在的海洋的化学成分。

    “伽利略”号上的老式仪器(设计年代与Apple II电脑相同)无法判断具体是哪些物质在木卫二表面留下了痕迹,或者它的冰壳大概有多厚……而这些信息对了解木卫二是否适合生命存在至关重要。NASA在2003年让“伽利略”号坠毁在木星上,自那之后,科学家和美国行星协会(Planetary Society)就一直在敦促NASA开展后续的探测计划。

    NASA筹划的“欧罗巴快艇”(Europa Clipper)项目或许可以实现这一目标。这架航天器将环绕着木星(而非木卫二)飞行,它会深入木星的高强度辐射带45次,以便近距离飞掠木卫二表面。在每次飞掠之后,它会撤退到较为安全的地带,将数据传输回地球。“欧罗巴快艇”将对木卫二的海洋进行分析,研究其化学性质和地质作用。它还将考察适合未来航天器登陆木卫二的地点。

    过去15年中的大部分时间里,重返木卫二的探测计划一直停留在无止境的早期探讨阶段,在一次次的变动中陷入僵局,还时常与历届美国国会及总统关注的优先事项发生冲突。今年,这一切都发生了改变,美国国会和奥巴马总统均正式批准了这个项目。不过,初步的方案并未定下明确的发射日期或目标预算。“欧罗巴快艇”计划的成本预计需要近20亿美元,而白宫方面仅打算提供1.85亿美元资金支持头四年的研发工作。

    与之形成鲜明对比的是,当NASA在两年前开始着手下一个火星探测器计划时,为项目定下了明确的发射日期(2020年)和目标预算(15亿美元),并且获得了不菲的资金支持(头四年共计7.75亿美元)。虽然“欧罗巴快艇”的工程团队认为,他们可以在2022年做好发射的准备,白宫方面却提出,希望在2020年年中时就进行发射。而现在提出的木卫二项目资金方案,等于把责任丢给了下一届美国总统和国会。

    木卫二是一个很有必要探索的目标,但对其进行深入研究的专项计划却可能面临着不确定的未来命运。NASA这个计划构想相当可靠,不但可以解决关键性的科学问题,还能将成本控制在可以负担的范围内。白宫和美国国会理应资助这项计划,推动其早日实现发射升空。