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“欧罗巴快帆”:探寻木卫二上生命的蛛丝马迹

来源:科技日报2019-11-13 09:27

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  希腊神话中,欧罗巴是腓尼基的公主,美艳动人,艳压群芳,深得众神之王宙斯的宠爱。而在我们身处的庞大太阳系中,也有一个天体因为存在海洋,而成为科学家心中搜寻地外生命的“最爱”,这个天体就是木卫二,也被称为“欧罗巴”(Europa)。

  美国国家航空航天局(NASA)的科学家称,如果有生命正在木卫二上黑暗、寒冷的海洋中畅游,那么该机构即将发射升空的“欧罗巴快帆”(Europa Clipper)探测器或许能将其逮个正着。

  “庇护”外星生命的最佳选择之一

  木卫二在1610年被伽利略发现,是木星的第四大卫星,在伽利略发现的卫星中离木星第二近。它是一个温和的世界,表面被冰层覆盖,底层是一片海洋。

  1995年—2003年,NASA的“伽利略”号探测器一直在围绕木星的轨道飞行,对木卫二进行了有史以来最详细的探测。现在,科学家已经知道,木卫二表面被一个厚厚的冰壳覆盖,其厚度可能超过20公里;而巨大的冰壳之下,很可能存在一个全球性海洋,其深度可能高达80公里,这比地球上已知海洋的最深处马里亚纳海沟(最深处约11公里)还要深。

  木卫二宽约3000公里,比月球小,但科学家们认为,其液态水的储量是地球表面的两倍。

  此外,科学家们认为,木卫二的海洋会与这颗卫星的岩心“亲密接触”,因此,有可能引发各种有趣而复杂的化学反应。如此一来,木卫二被广泛认为是太阳系内“庇护”外星生命的最佳选择之一。其他地方还包括土星的卫星——土卫二和土卫六。土卫六表面上烃类海洋;且其地下可能也有液态水海洋。

  主要研究木卫二的宜居性

  为进一步揭示笼罩在木卫二头上的“神秘面纱”,揭开人类在茫茫宇宙中是否是一个孤独的存在这个千古谜题,NASA决定朝木卫二派遣“欧罗巴快帆”探测器。

  据美国太空网此前报道,“欧罗巴快帆”定于本世纪20年代中期发射,旨在研究木卫二这颗冰冷卫星的地下海洋以及生命在此繁衍生息的潜力。但NASA称,如果一切恰到好处,“欧罗巴快帆”有望给我们带来更多惊喜。

  NASA喷气推进实验室“欧罗巴快帆”项目科学家罗伯特·帕帕拉多在近日于华盛顿特区举行的第70届国际航天大会上说:“我们的地球是一个宜居星球,我们希望了解木卫二也是一个宜居星球吗?”

  帕帕拉多补充说:“我们的主要目的不是搜寻生命,但如果木卫二内部恰巧富含有机微生物,我们或许可以借助质谱仪发现生命的蛛丝马迹。”

  据悉,“欧罗巴快帆”由太阳能供电,总成本约40亿美元,将围绕木卫二运行至少3.5年,飞船搭载的9款仪器将会对木卫二表面和地表以下可能存在的海洋进行探测,以期了解其深度和成分。

  这些仪器包括一个磁力计和一个雷达设备,科学家可借助它们详细描述木卫二的海洋和冰壳的情况。此外,还有一款功能强大的相机,其将以0.5米/像素的分辨率拍摄照片,比“伽利略”号探测器拍摄的木卫二迄今最佳照片要清晰10倍。而质谱仪会确定样品中离子(带电的原子和分子)的质量,帮助科学家识别是什么离子。

  探测器将在数十次飞掠木卫二的过程中收集这些样本。研究小组希望这些样品来自木卫二稀疏的大气;来自这颗冰冷卫星表面飘出的水蒸气和其他物质的羽流。科学家已多次发现这种羽流的证据,但它们的存在尚未得到证实。

  帕帕拉多说:“在任务执行初期,我们将搜索羽流并试图理解它们是否真的存在,厘清它们在哪里?它们是偶然出现的还是一直很活跃?”

  他补充说:“也许航天器会偶然穿越羽流,或者,我们能略微调整航天器的轨道以使其穿越羽流。如果我们做到这一点,那么,质谱仪和灰尘检测仪将能对这些羽流进行详细采样,以寻找有机材料并了解木卫二内部的详细化学结构。”

  当然,帕帕拉多也强调,如果木卫二上的羽流确实存在,它可能与从土卫二南极地区飘出的、已获证实的羽流大相径庭。土卫二的羽流由强大的间歇泉产生,这些间歇泉不断将来自土星卫星地下海洋的物质抛射到太空中。而木卫二的物质可能来自其海洋;也可能来自这颗卫星冰壳内的液态水湖。

  他强调,羽流采样成功与否并不决定“欧罗巴快帆”任务的成败,“这是一种奖励,而不是任务所必需的,但我希望它会发生。”

  有望借助商业火箭发射升空

  “欧罗巴快帆”拍摄的照片除了可以揭露木卫二的一些特征外,也将为科学家进一步探索木卫二铺平道路。

  美国国会已指示NASA开发一款在木卫二上寻找生命的着陆器。NASA官员表示,“欧罗巴快帆”提供的数据将帮助研究人员确定着陆器着陆的最佳位置。不过,该着陆器目前还只是一个概念,尚未正式列入NASA的备案表内。

  NASA一直打算让“欧罗巴快帆”在2023年发射。国会也已通知该机构使用强大的太空发射系统(SLS)巨型火箭来完成发射任务,这将使探测器可以直接飞往木星并在飞行2.4年后到达那里。

  但SLS仍在开发中,且经历了多次延迟,成本也不断上涨。此外,NASA计划将最先研制出的SLS用于其“阿尔忒弥斯”(Artemis)月球探测计划。因此,NASA监察长办公室(OIG)最近总结说,供“欧罗巴快帆”使用的SLS火箭至少要等到2025年才能准备就绪。

  因此,OIG建议,国会应该允许NASA使用商业公司研制的火箭来完成发射任务,这些火箭包括美国太空探索技术公司(SpaceX)的“猎鹰重型”运载火箭或联合发射联盟的“大力神5号重型”运载火箭。这些火箭的功能不如SLS的那么强大,因此,如果“欧罗巴快帆”借助这些商业火箭升空,那么,将借助“引力辅助”技术,总飞行时间预计需要6年。(刘 霞)

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