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新的木卫二探测任务,有望发现星球上的外星生命

如果有生命在木星-卫星-欧罗巴的黑暗、寒冷的海洋中游弋,美国宇航局即将执行的一项任务也许能够探测到它。

该机构的“欧罗巴快船”宇宙飞船计划在20世纪20年代中期发射升空,其任务是探测这颗冰封月球的地下海及其承载生命的潜力。如果我们的探测飞行器一切都恰到好处到位的话,我们有能力在欧罗巴做出更大的发现。

“这是一项探测适合居住的任务。我们试图了解,木卫二是一个适宜居住的环境吗?”罗伯特·帕帕拉多,星期三(10月23日)在华盛顿举行的第70届国际宇航大会(IAC)上说。他是位于加州帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的“欧罗巴快船”项目科学家。

“我们不是一个生命搜索任务,”帕帕拉多补充说。但是,如果木卫二的内部恰巧有大量的有机微生物从中涌出,我们就能从质谱图上分辨出。这是一个漫长的过程,但并非不可能。”

帕帕拉多指的是“快船”质谱仪的测量,这是探测器将携带的九种科学仪器之一。质谱仪测定样品中离子(带电原子和分子)的质量,帮助科学家确定这些离子是什么。

“欧罗巴快船”将在木卫二的数十次飞行中收集这些样本,探测器将在其3.5年的使用寿命中从木星轨道上获得这些样本。任务小组成员说,考虑到欧罗巴周围强烈的辐射环境,环绕木卫二本身并不是一个可行的选择。

研究小组希望,这些样本将来自木卫二稀薄的大气层,以及从冰封的月球表面飘来的水汽和其他物质。科学家们多次发现这种羽状物的证据,但它们的存在还没有得到证实。

“在任务的早期,我们会寻找羽状物并试图了解其是否真实的存在?它们在哪里?它们是零星的还是持续活跃的?”帕帕拉多说。

“也许我们会偶然地穿过一个羽流,或者我们可以稍微调整轨道,以便穿过一个羽流。”他补充说,“如果我们这样做了,那么我们的现场仪器,特别是质谱仪和尘埃探测器,将能够对这种材料进行极其详细的取样,以寻找有机材料,并了解木卫二内部的详细化学成分。”

帕帕拉多提示说,如果确实存在的话,欧罗巴的羽流可能与土星卫星土卫二羽流(恩克拉多斯)南极地区所证实的那一羽有很大的不同。土卫二羽流是由强大的间歇喷泉产生的,这些喷泉不断地将土星卫星地下海洋的物质喷射到太空中。帕帕拉多说,尽管木卫二的物质可能来自海洋,但其来源也可能是卫星冰层内的液态水湖。

他强调,羽流取样不会影响或破坏快船任务。“这基本上是额外的科学任务,不是任务所要求的。”帕帕拉多说,“但我确实希望它能发生。”

太阳动力“欧罗巴快船”携带的其他仪器,其总任务费用估计约为40亿美元,包括一个磁强计和一个雷达仪器,这将使研究小组能够分别详细描述欧罗巴的海洋和冰层。科学家认为海洋大约80公里深,冰层大约20公里厚,但这些数据都是预估值,肯定会有区域性的变化。

一个80公里深的海洋相当惊人,我们地球海底最深的点只有11公里。在3000公里宽的地方,欧罗巴储藏的水是地球表面液态水的两倍。

木卫二的海洋也被认为与卫星的岩石核心接触,有可能引发一系列有趣而复杂的化学反应。因此,木卫二被广泛认为是太阳系最有可能藏匿外星生命的地方之一。在可能藏匿外星生命短名单上,还包括土卫二和土星的巨大卫星泰坦,它的表面有碳氢化合物海洋,也有可能是液态水的埋藏海洋。

“欧罗巴快船”还将配备强大的摄像头,可以拍摄分辨率约为0.5米每像素的照片。帕帕拉多说,这比美国宇航局的“伽利略号”太空船拍摄的欧罗巴表面最好的现存图像还要清晰10倍,“伽利略号”于1995年至2003年环绕木星运行。

虽然“欧罗巴快船”的照片本身就足够具有启发性,但它们也应该有助于为欧洲探索的下一步铺平道路:国会指示美国航天局开发的一种寻命着陆器。美国航天局官员说,“欧罗巴快船”的数据将有助于研究人员确定着陆任务着陆合适地点。(然而,登陆器任务目前仍然是一个概念;它还没有正式列入美国宇航局的议程。)

​美国航天局早就瞄准了2023年“欧罗巴快船”的升空。美国国会已告知该机构使用美国宇航局强大的太空发射系统(SLS)巨型火箭发射这一任务,这将使“欧罗巴快船”直接前往木星,并在仅2.4年飞行后到达那里。

但SLS仍在开发中,并经历了多次延迟和成本超支。此外,美国航天局计划将前三辆SLS运载火箭用于其阿耳特弥斯月球探测计划。因此,美国航天局监察长办公室(OIG)最近总结说,快船公司可使用的第一批SLS最早要到2025年才能准备就绪。

因此,美国航天局监察长办公室建议,应该允许美国航天局考虑使用商业火箭发射“欧罗巴快船”,例如spacex的falcon-heavy或联合发射联盟的delta-iv-heavy。根据美国航天局监察长办公室的报告,这些运载工具并不像SLS预期的那么强大,所以要走商业路线,“欧罗巴快船”需要一个不同的轨道——一个采用行星“引力辅助”的环形轨道,其总飞行时间接近6年。

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