是时候前往木卫二

前往木星冰冷卫星的任务是我们在太阳系中寻找地外生命的最佳机会

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自从太阳系在46亿年前形成以来,生命可能在其若干世界中出现。然而,除了地球之外,木星的卫星木卫二似乎是最有可能在今天存在生命的地方。早期的金星和火星可能拥有丰富的液态水,这是我们所知生命必不可少的生命之源,但一个变成了炽热的地狱,另一个变成了冰冻的星球。土星的卫星土卫二也拥有大量的液态水储藏,但美国科学界在其最新的十年调查中,优先考虑研究更近的木卫二。据信,木卫二的海洋的水量可能是地球海洋的两倍,自该卫星形成以来一直保持液态。在木卫二上,生命可能有时间进化。

科学家们认为,木卫二的海洋直接位于一个相当大的岩石世界之上,使水与生命必需的其他元素和矿物质接触。当卫星绕木星运行时,潮汐弯曲从内部加热这个世界,保持广阔海洋的液态,并可能为火山活动提供动力。在我们自己星球的海底存在着丰富的生态系统,那里的火山裂缝形成了热液喷口。同样的情况可能也发生在木卫二上。

我们以前曾向木卫二发送探测器。在20世纪90年代末前往木星的任务中,美国国家航空航天局(NASA)的伽利略号宇宙飞船观测了这颗卫星,几乎证实了木卫二蕴藏着一个100公里深的海洋,覆盖着相对较薄的冰壳。潮汐力定期打破冰层,使深处的水涌到表面,留下污渍,这些污渍提供了海洋化学成分的证据。哈勃太空望远镜在2012年的观测表明,水柱周期性地从木卫二表面喷发。如果存在这样的水柱,宇宙飞船可以通过飞越它们来取样这个可能孕育生命的海洋的化学成分。


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伽利略号的旧式仪器(与Apple II电脑同时设计)无法确定木卫二表面的污渍究竟是什么,也无法确定其冰壳有多厚——这对于了解木卫二是否适宜居住至关重要。美国国家航空航天局在2003年将伽利略号撞入木星,从那时起,科学家和行星协会等团体一直在敦促美国国家航空航天局发送后续任务。美国国家航空航天局提议的欧罗巴快帆任务可以完成这项工作。它将绕木星而不是木卫二运行,并将45次深入木星强烈的辐射带,掠过木卫二表面,每次都退回到更安全的地方传输数据回家。快帆号将描述木卫二的海洋特征,探索其化学成分,并研究其地质过程。它还将为未来的着陆任务勘察地点。

在过去15年的大部分时间里,重返木卫二的任务一直停留在永久的早期研究阶段,受困于历届国会和总统不断变化且常常相互冲突的优先事项之间。今年情况发生了变化,国会和贝拉克·奥巴马总统都正式认可了这项任务。然而,这项初步计划没有确定的发射日期或目标成本。快帆号任务的成本约为20亿美元,但白宫仅提议拨款1.85亿美元用于前四年的开发工作。

相比之下,当美国国家航空航天局两年前开始其下一个火星探测车的工作时,该项目有一个确定的发射日期(2020年)、一个目标预算(15亿美元)和大量资金(前四年7.75亿美元)。尽管快帆号的工程团队成员认为他们可以在2022年准备好发射,但白宫谈论的是2020年代中期的发射。拟议的木卫二资金流将开发和发射任务的承诺推给了未来的总统和国会。

木卫二是一个引人注目的目标,但一项专门深入研究它的任务有可能滑向无限期的未来。美国国家航空航天局有一个可靠的任务概念,以可承受的成本解决了关键的科学问题。白宫和国会应承诺提供资金,以尽快推动这项任务走向发射。

范·R·凯恩为行星协会撰写关于未来行星际探索任务的政策和技术的文章。

更多作者:范·R·凯恩
大众科学杂志 第312卷 第5期本文最初以“是时候前往木卫二”为标题发表于《大众科学》杂志 第312卷 第5期(),第12页
doi:10.1038/scientificamerican0515-12
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