自从 2012 年，当天文学家使用哈勃太空望远镜首次探测到不确定的迹象，表明水汽羽流从木星巨大冰卫星木卫二的地下海洋中喷射出来时，太空科学家们就对这一说法展开了激烈的辩论。之前的估计表明，木卫二的地壳可能厚达数十甚至数百公里——也就是说，太厚了，以至于在不久的将来无法直接探索其可能适合生命存在的海洋。如果一个羽流将木卫二的一些海水排放到太空中，轨道飞行器可以在那里对其进行采样，这将改变整个局面——简而言之，这似乎好得令人难以置信。
然而，现在，一项对来自 NASA 伽利略号探测器的 21 年前数据的最新分析发现了强有力的独立证据，支持羽流的存在。伽利略号探测器于 1995 年至 2003 年绕木星运行。
这一发现几乎证实，木卫二应被视为外太阳系另一个“海洋世界”——即土星卫星土卫二——的高度优先同类，土卫二也拥有更引人注目的羽流。这一发现也支持了这样一种假设，即木卫二地壳的部分区域比之前认为的要薄得多、裂缝更多——这些条件可能使维持生命的能量以及探测机器人更容易进入这颗卫星黑暗的深渊。密歇根大学太空科学家贾宪哲和他的同事于 5 月 14 日在《自然·天文学》杂志上发表了他们的发现。
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“在这篇论文发表之前，我非常怀疑羽流的存在，因为之前所有哈勃的测量都在仪器的灵敏度极限之内。但这让我成为了一个信徒，”NASA 喷气推进实验室的天体化学家摩根·凯布尔说，他没有参与这项研究。
受到哈勃图像和计划重新访问木卫二的任务讨论的启发，贾和他的团队整理了伽利略号探测器上两个仪器的数据，这些数据是在探测器 11 次近距离飞掠木卫二期间收集的。1997 年 12 月的一次飞掠距离表面 400 公里以内——比哈勃近得多，哈勃在近地轨道上至少距离地球 6 亿公里。当伽利略号飞近木卫二时，其仪器探测到木卫二周围磁场和带电粒子的显着、突然变化——仿佛探测器正在穿过从下方升起的稀薄物质云。结合对木卫二周围环境的仔细建模，这些变化指向了羽流的存在及其位置，离从哈勃图像推断出的假定来源不远。“非常有趣的是，人们可以使用模型和模拟等新的分析工具来查看这些旧数据。有可能在这些数据中找到您最初没有预料到的东西，”爱荷华大学天体物理学家、该研究的合著者威廉·库尔特说。
贾使用了来自伽利略号磁强计的测量数据，以寻找最近距离飞掠期间磁场中的微小扰动。与 20 世纪 90 年代的伽利略号研究人员不同，他和他的同事进行了更有针对性的调查，寻找各处的微小变化，最终找到了一处。他们还检查了来自伽利略号光谱仪的数据，该光谱仪测量了带电粒子的存在和行为。如果羽流从木卫二喷射出水蒸气，那么水的一些组成成分氢和氧会因木星周围辐射带剥离电子而带电。最后，这些带电粒子会与周围的磁场相互作用，产生伽利略号可以探测到的波动。
为了理解这些测量结果并确保它们不仅仅是木星自身产生的背景波动造成的，贾和他的团队将它们与计算机模拟进行了比较，模拟了羽流将如何影响伽利略号沿途木卫二周围的等离子体和磁场。总的来说，这些模型预测与他们的观测结果相符，排除了木星作为来源的可能性，并加强了木卫二深处喷发水汽羽流的可能性。
羽流的存在意味着木卫二在地质上是活跃的，这对无阳光海洋中存在外星生命的可能性很有希望。由于地质过程将物质从地下转移到地表，反向过程也可能正在发生，将木星强烈辐射高度氧化的地表物质向下输送到冰层中。无论来自上方和下方的物质在哪里相遇和混合，都会形成化学梯度，理论上生物可以利用这些梯度来获取能量。“如果您有这些物质的交换，那可能会提供生命所需的反应物。它们就像电池一样，结合正负极来产生能量来源，”沙漠研究所的生物学家艾莉森·默里说，她研究极端环境中的生物，但没有参与这项研究。
为了确定木卫二是否真的适合生命存在，并寻找可能存在的生物证据，科学家们希望功能远强于伽利略号的航天器重返木卫二。“我们可以用地球轨道上非常好的望远镜凝视多久都可以，但要真正回答这个问题，你必须去那里进行测量。你必须抓住那里的冰粒，看看木卫二里面有什么，”凯布尔说。
这些发现将为 NASA 的木卫二快船号和欧洲航天局的木星冰卫星探测器 (JUICE) 任务提供信息并引起更多兴趣，这两个任务计划分别于 2020 年代中期和 2022 年发射。每艘航天器都将在发射后不到三年到达这个神秘的世界。两者都计划近距离飞掠木卫二，使用更灵敏的仪器，例如高分辨率相机、光谱仪和穿冰雷达，可以研究表面的有机物质、冰壳的厚度以及下方广阔海洋的盐度。潜在的穿越羽流将是一个额外的好处，让两艘航天器都能嗅探出任何海洋化学的奇特迹象，甚至是在稀薄蒸汽中携带的生命迹象。
NASA 科学家还提出了一项航天器任务，该航天器实际上将在木卫二表面着陆，暂定于 2024 年发射。从羽流中喷射出来并飘落回木卫二表面的物质将使靠近羽流的着陆点成为最珍贵的地点。假设 NASA 和国会正式批准这样的任务。
至少根据一位权力强大的国会议员的说法，着陆器的批准已经是不可避免的。“着陆器将被建造并发射。这肯定会发生。我确信木卫二轨道飞行器和着陆器是 NASA 不得不执行的唯一非法任务，”众议院拨款委员会成员、负责 NASA 小组委员会主席约翰·卡尔伯森（共和党-德克萨斯州）说。多年来，卡尔伯森一直倡导木卫二任务，确保它们出现在多项预算法案中并得到充分说明。“这一发现证实了这些任务的至关重要性，因为看起来木卫二将是我们发现另一个世界生命的最佳机会，”他补充道。