冰冷的衛(wèi)星上能存在生命嗎？美國國家航空航天局的歐羅巴快船旨在找出答案 _衛(wèi)星

在這張由美國國家航空航天局伽利略號航天器在20世紀90年代末拍攝的圖像重新處理的彩色照片中，木星冰冷的衛(wèi)星歐羅巴的令人費解的表面顯得很大。這些圖像被組合成一個逼真的表面彩色視圖，近似于歐羅巴在人眼看來的樣子。圖像：美國國家航空航天局/加州理工學院噴氣推進實驗室/SETI研究所
據(jù)美國國家航空航天局噴氣推進實驗室：隨著航天器的發(fā)射，該任務將試圖回答歐羅巴冰殼下海洋中是否有適合生命的成分的問題。
在冰層下的海洋深處，木星的衛(wèi)星歐羅巴可能溫度適中，營養(yǎng)豐富，是某種生命形式的理想環(huán)境，科學家們稱之為“宜居” 。美國國家航空航天局的歐羅巴快船任務旨在找出答案。
美國國家航空航天局現(xiàn)在的目標是不早于10月14日星期一，在佛羅里達州美國航空航天局肯尼迪航天中心的39A發(fā)射場，用SpaceX獵鷹重型火箭發(fā)射。
歐羅巴快船圍繞木星的細長環(huán)形軌道將最大限度地減少航天器暴露在強輻射下的風險，同時允許它潛入歐羅巴附近進行近距離飛行。使用一系列強大的儀器進行49次飛越，科學家們將能夠“看到”衛(wèi)星冰殼的厚度，并更深入地了解下面廣闊的海洋。他們將清點衛(wèi)星表面可能從下方升起的物質(zhì) ，尋找構(gòu)成生命基石的有機化合物的指紋，并對從衛(wèi)星噴出的任何氣體進行采樣，以尋找可居住的證據(jù) 。
任務科學家將分析結(jié)果，在衛(wèi)星冰凍的外殼下探測能夠支持生命的水世界的跡象。

這位藝術(shù)家的概念（未按比例）描繪了歐羅巴的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能是什么樣子：一個冰的外殼，也許有從表面下噴出的物質(zhì)羽流；深層全球液態(tài)水層；以及巖石內(nèi)部，海底可能有熱液噴口。圖像：美國國家航空航天局/噴氣推進實驗室加州理工學院
“對我們來說，描繪出外星海洋的樣子很重要——那里可能發(fā)生的化學甚至生物化學，”天體生物學家、美國航空航天局南加州噴氣推進實驗室歐羅巴快船科學團隊成員摩根·凱布爾說，該實驗室負責管理此次任務。
冰調(diào)查
這項工作的核心是尋找構(gòu)成宜居世界關(guān)鍵成分的鹽、冰和有機物質(zhì)的類型。這就是所謂的MISE（歐羅巴測繪成像光譜儀）成像儀的用武之地。該航天器的MISE在紅外波段工作，將反射光分為各種波長，以識別相應的原子和分子。
該任務還將嘗試使用一種名為E-THHEMIS（歐羅巴熱發(fā)射成像系統(tǒng)）的儀器，在木衛(wèi)二表面附近定位潛在的熱點，在那里羽流可以使深海物質(zhì)更接近表面，該儀器也在紅外波段工作。
EIS（歐羅巴成像系統(tǒng)）的任務是用窄幅和寬幅圖像相機捕捉歐羅巴表面的清晰細節(jié)照片。Cable說：“EIS成像儀將為我們提供令人難以置信的高分辨率圖像，以了解歐羅巴的表面是如何演變并繼續(xù)變化的。” 。
氣體和谷物
美國國家航空航天局的卡西尼號任務發(fā)現(xiàn)，在土星被冰層覆蓋的衛(wèi)星土衛(wèi)二南極附近，多股噴氣式飛機噴出了一股巨大的水蒸氣。歐羅巴也可能從其海洋或外殼中的水庫中噴出薄霧般的水柱。Europa Clipper的儀器Europa UVS（Europa紫外線光譜儀）將搜索羽流，并可以研究可能排放到太空中的任何物質(zhì) 。
無論歐羅巴是否有羽流，該航天器都攜帶了兩種儀器來分析由微隕石和高能粒子撞擊從衛(wèi)星表面噴出的少量氣體和塵埃粒子：MASPEX（MAss SPetrometer for Planetary EXploration/歐羅巴）和SUDA（surface dust Analyzer）將捕獲從表面噴出的微小物質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為帶電粒子以揭示其成分。
凱布爾說：“航天器將通過伸出舌頭品嘗這些谷物，吸入這些氣體，來研究來自歐羅巴的氣體和谷物。” 。
內(nèi)外
該任務還將以各種方式研究歐羅巴的外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因為兩者都對衛(wèi)星的宜居性有著深遠的影響。
為了深入了解冰殼的厚度和海洋的存在，以及其深度和鹽度，該任務將使用ECM（歐羅巴快船磁強計）測量衛(wèi)星的感應磁場，并將這些數(shù)據(jù)與來自歐羅巴周圍流動的帶電粒子的電流測量值相結(jié)合——這些數(shù)據(jù)由PIMS（磁探測等離子體儀器）提供。
此外，科學家們將使用REASON（歐羅巴評估和探測雷達到近地表）尋找從海洋的存在到冰的結(jié)構(gòu)和地形的所有細節(jié)，REASON將深入外殼18英里（29公里），而外殼本身就是一個潛在的宜居環(huán)境。測量木衛(wèi)二引力在無線電信號中引起的變化應有助于確定冰層厚度和海洋深度。
天體生物學家和地球物理學家史蒂夫·萬斯（Steve Vance）說：“表面上的非冰物質(zhì)可能會進入冰殼內(nèi)的深層咸水中。”他也是噴氣推進實驗室歐羅巴快船科學團隊的成員。“有些可能足夠大，可以被視為湖泊，或者至少是池塘。”
萬斯說，利用收集到的數(shù)據(jù)為歐羅巴內(nèi)部結(jié)構(gòu)的廣泛計算機建模提供信息，也可以揭示海洋的組成，并估算其溫度分布。
無論發(fā)現(xiàn)了什么條件，這些發(fā)現(xiàn)都將開啟尋找地球以外生命的新篇章。萬斯說：“幾乎可以肯定的是，歐羅巴快船將提出與過去25年來我們一直在思考的問題一樣多或更多的問題，這是一個完全不同的類別。” 。
關(guān)于歐羅巴快船
Europa Clipper的三個主要科學目標是確定衛(wèi)星冰殼的厚度及其與下方海洋的相互作用，研究其成分，并描述其地質(zhì)特征。該任務對歐羅巴的詳細探索將有助于科學家更好地了解我們星球以外宜居世界的天體生物學潛力。
美國國家航空航天局噴氣推進實驗室由加利福尼亞州帕薩迪納的加州理工學院管理，與馬里蘭州勞雷爾的約翰·霍普金斯應用物理實驗室合作，為美國國家航空宇航局華盛頓科學任務局領(lǐng)導歐羅巴快船任務的開發(fā) 。APL與噴氣推進實驗室和位于馬里蘭州格林貝爾特的美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心、位于阿拉巴馬州亨茨維爾的美國國家宇航局馬歇爾太空飛行中心以及位于弗吉尼亞州漢普頓的美國國家航空局蘭利研究中心合作設(shè)計了航天器主體。馬歇爾行星任務計劃辦公室負責執(zhí)行歐羅巴快船任務的計劃管理。
位于肯尼迪的美國國家航空航天局發(fā)射服務計劃負責管理歐羅巴快船航天器的發(fā)射服務，該航天器將從肯尼迪的39A發(fā)射綜合體用SpaceX獵鷹重型火箭發(fā)射。