科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然
在木星那引人注目的外表和體積映襯下，木衛(wèi)二（也稱歐羅巴）看起來過于單調(diào)——它表面灰白，像破舊臺(tái)球廳里一顆磨損的臺(tái)球。然而仔細(xì)觀察，這顆木星的第四大衛(wèi)星，內(nèi)部深處閃爍著迷人的光芒。
這是因?yàn)槟拘l(wèi)二冰層下，很可能隱藏著一個(gè)巨大的全球性海洋，推斷其水量是地球上的兩倍。木衛(wèi)二一直吸引著所有天文學(xué)家，這里，可能就是他們一直在尋找的“宜居星球”。
木衛(wèi)二是否真的具備生命存在的條件？現(xiàn)在，人們啟程開始尋找答案。
北京時(shí)間2024年10月15日凌晨，美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的獵鷹重型火箭從肯尼迪航天中心騰空而起，將名為“歐羅巴快船”的探測(cè)器送入空中。這顆探測(cè)器到達(dá)木衛(wèi)二需五年半時(shí)間，預(yù)計(jì)于2030年4月抵達(dá)。
50億美元，NASA史上最大星際探測(cè)器
“歐羅巴快船”是NASA為行星任務(wù)所開發(fā)的有史以來最大探測(cè)器，也是一艘價(jià)值50多億美元的探測(cè)器。其太陽(yáng)能電池陣列展開時(shí)跨度超過30米，發(fā)射時(shí)重量接近6000千克。探測(cè)器由24個(gè)引擎提供動(dòng)力，將對(duì)木衛(wèi)二進(jìn)行近50次飛越。
它會(huì)近距離觀察這顆衛(wèi)星的地質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，如果幸運(yùn)的話，將能發(fā)現(xiàn)宜居性的明顯特征。這項(xiàng)任務(wù)已籌備了幾十年，此前研究提供的信息，讓我們知道這顆衛(wèi)星冰凍的外殼里藏了著什么，但也留下了更多“誘人的線索”，以及更大可供發(fā)掘的空間。
揭開這些秘密，正是“歐羅巴快船”的任務(wù)目標(biāo)。如果像科學(xué)家們猜測(cè)的那樣，蒸汽羽流是從木衛(wèi)二表面噴發(fā)出來的，它甚至可以從中抽取水樣。
探測(cè)器設(shè)計(jì)的初衷，并不是尋找生命的直接證據(jù)（譬如細(xì)菌細(xì)胞）。但進(jìn)展表明，它出發(fā)前已有能力做到這一點(diǎn)?！坝辛恕畾W羅巴快船’，我們真的進(jìn)入了天體生物學(xué)的新階段?！痹撊蝿?wù)的項(xiàng)目科學(xué)家山姆·豪威爾說。
曾幾何時(shí)，沒人能想到它有液態(tài)水
1610年，天文學(xué)家伽利略首次發(fā)現(xiàn)了圍繞木星旋轉(zhuǎn)的四顆衛(wèi)星，其中一顆就是令人著迷的木衛(wèi)二。時(shí)至今日，我們已經(jīng)知曉木星擁有超過90顆衛(wèi)星，但木衛(wèi)二依然以其獨(dú)特的魅力脫穎而出：它的表面幾乎不見隕石坑，冰凍的外表下隱藏著一個(gè)充滿活力的世界，地質(zhì)活動(dòng)頻繁地重塑著其面貌。
作為木星內(nèi)側(cè)的衛(wèi)星之一，木衛(wèi)二不斷地經(jīng)歷著來自巨大行星的強(qiáng)大引力拉扯。這種力量隨著它在橢圓軌道上周期性地接近和遠(yuǎn)離木星而變化，導(dǎo)致內(nèi)部物質(zhì)也被反復(fù)壓縮與釋放，產(chǎn)生了潮汐加熱效應(yīng)。但直到20世紀(jì)90年代NASA發(fā)射的伽利略探測(cè)器近距離探訪了木衛(wèi)二后，人類才真正開始理解這一現(xiàn)象背后的深意。
最初，科學(xué)家們并未預(yù)料到，在距離太陽(yáng)如此遙遠(yuǎn)（超過7.5億公里），平均溫度低至-160°C的地方，竟然可能存在液態(tài)水。
然而，當(dāng)伽利略號(hào)探測(cè)器發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)二上存在次級(jí)磁場(chǎng)時(shí)，這一切都改變了。新發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈提示木衛(wèi)二的冰層之下可能蘊(yùn)藏著一片富含鹽分的海洋——正是由于潮汐加熱的作用，這片海洋才能保持液態(tài)而不至于凍結(jié)成冰。“這樣的結(jié)果完全出乎所有人意料?！比蝿?wù)團(tuán)隊(duì)凱瑟琳·克拉夫特博士如是說。
更令人興奮的是，后續(xù)研究表明，木衛(wèi)二或還具備支持生命存在的所有必要條件：不僅有溫暖的咸水海洋，還有由木星輻射提供的化學(xué)成分及能量來源。
“這片海洋很可能為原始生命的孕育提供了理想的環(huán)境，類似于地球上深海熱泉周圍的生態(tài)系統(tǒng)，那也被認(rèn)為是地球最早生命形式出現(xiàn)的地方。”該任務(wù)科學(xué)項(xiàng)目副主管邦妮·布拉蒂解釋道。
這些驚人的發(fā)現(xiàn)，讓人們對(duì)探索宇宙中其他潛在宜居世界充滿了無限憧憬。
尋找宜居世界，但并不尋找生命
為完成使命，“歐羅巴快船”攜帶了攝像機(jī)、光譜儀、熱成像儀、冰穿透雷達(dá)、磁力計(jì)等傳感器，盡力收集有關(guān)這顆星球內(nèi)外部的一切。
科學(xué)家相信，地球生命化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)，也可能出現(xiàn)在木衛(wèi)二內(nèi)部。但在木衛(wèi)二上，還原化學(xué)反應(yīng)可能發(fā)生在海底，由咸水的相互作用引起；而氧化化學(xué)反應(yīng)可能發(fā)生在表面，由輻射與水或硫相互作用引起。
這就是為什么科學(xué)家如此熱衷于研究它那被稱為混沌地形的表面——這些地形看起來幾乎像是被巨人移來挪去的冰山，而這恰恰可能是液態(tài)水靠近地表導(dǎo)致的。
這也是為什么木衛(wèi)二的羽流如此令科學(xué)家著迷——它們可以讓人們直接“看到”這里發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。如果水從地下噴涌而出，進(jìn)入周圍的大氣，“歐羅巴快船”還將有機(jī)會(huì)“品嘗”到它。
但這一切并不意味著，人們就能找到生命的證據(jù)?！斑@不是生命探測(cè)任務(wù)。”對(duì)此，團(tuán)隊(duì)所有參與者觀點(diǎn)一致，“相反，它正在尋找一個(gè)可能存在生命的宜居環(huán)境。”
塵埃、冰、氣體，對(duì)于“歐羅巴快船”先進(jìn)的分析儀器來說，木衛(wèi)二就是天堂，每一顆顆粒都可能得到剖析，然后告訴地球上等待的人們，這里究竟有什么。
（圖片來源：NASA/加州理工學(xué)院噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室/SETI研究所）
