大約在 2030 年代初，美國宇航局希望嘗試在木星的衛星木衛二上著陸。一艘四足探測器將下降到冰冷的表面，準備尋找埋藏的海洋中外星生命的跡象。
但是，木衛二可能是一個危險的著陸地點。它的表面可能出乎意料地堅硬——或者多孔到探測器可能會沉入其中。巨大的裂縫可能會吞噬任何訪客。由於大氣層極其稀薄、重力低以及 100 開爾文（-176 °C）的極低溫度，木衛二給航天器工程師帶來了巨大的挑戰。
“我們真的瞭解得太少了，”加利福尼亞州帕薩迪納市噴氣推進實驗室 (JPL) 的行星科學家辛西婭·菲利普斯說。她和其他人本週在德克薩斯州伍德蘭茲舉行的月球和行星科學會議上討論了木衛二著陸器的想法。
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在美國國會對訪問冰冷世界的推動下，美國宇航局正在研究探索木衛二的兩個航天器概念，計劃在 2020 年代發射。第一個名為“快船”的正在進行的專案，將飛往木星系統並多次掠過木衛二，對其進行拍照並建立新的高解析度世界地圖。第二艘航天器——尚未正式批准，並且被排除在唐納德·特朗普總統最近向美國宇航局提出的預算提案之外——可能會在幾年後到達並降落在月球上。
安全著陸
一個挑戰是找到合適的著陸地點。木衛二的表面佈滿了裂縫，可能偶爾會有類似間歇泉的水柱從裂縫中噴出。最有可能的著陸地點之一是一個叫做塞拉斑紋的區域，那裡的冰山狀塊狀物相互碰撞，被稱為“混沌地形”。
噴氣推進實驗室的行星科學家凱瑟琳·沃克說，到達那裡可能就像試圖在格陵蘭島的冰川上著陸，冰川正在產生冰塊。“我不知道你是否真的想降落在那裡，”她說。
但科學家們希望儘可能靠近木衛二冰殼下方可能噴出水的區域——可能攜帶外星微生物。像塞拉斑紋這樣的混沌地形可能位於淺層液態水的上方1，這使它們成為尋找地下海洋和地表之間直接聯絡的最佳機會。“如果我們對這些區域的看法是正確的，也許生物最近沒有存活，但生物體的記錄可能會更完整，”亞特蘭大佐治亞理工學院的行星科學家布里特妮·施密特說。
根據美國宇航局上個月釋出的一份報告，如果每毫升木衛二冰中有至少 100 個外星生物細胞，著陸器的儀器可以檢測到它們。這與南極洲地下沃斯托克湖上覆冰中的微生物數量相當。
“這是人類歷史上第一次，我們擁有工具和能力去進行這項偉大的實驗，看看生物學是否在地球之外起作用，”噴氣推進實驗室的天體生物學家凱文·漢德說。他是這份新報告的共同主席，該報告本週在德克薩斯州會議上進行討論。
但菲利普斯說，由於對木衛二的表面特性知之甚少，規劃著陸器就像規劃首次登月一樣。
寒冷效應
氣溫非常寒冷，木衛二上的冰粒與地球上的冰粒表現截然不同。菲利普斯和她在噴氣推進實驗室的同事傑米·莫拉羅帶領下，一直在研究木衛二的冰粒如何“燒結”或融合在一起，變得更加密集。旨在生長木衛二式微小冰塊的理論建模和實驗室實驗表明，冰粒如何隨著時間的推移開始粘合在一起。菲利普斯說，這個過程將影響著陸器的底座如何與表面相互作用。
著陸器必須完好無損地存活下來，以便鑽入冰層 10 釐米，在 20 天內收集五個樣本，然後分析它們是否存在生命跡象。目前的任務設計要求使用一個帶有扁平底部的四足著陸器，能夠在具有未知特性的粗糙冰面上著陸。這將是自 2005 年以來外太陽系中的首次著陸，當時歐洲航天局的惠更斯探測器降落在土星的衛星泰坦上。
菲利普斯指出，“當建造惠更斯號時，我們不知道泰坦是否有液體表面還是固體表面。” “那是一個瘋狂的工程挑戰。”
木衛二工程師今天面臨著同樣的問題。
本文經許可轉載，並於2017 年 3 月 21 日首次發表。