自從 2012 年，當天文學家使用哈勃太空望遠鏡首次探測到不確定的跡象，表明水汽羽流從木星巨大冰衛星木衛二的地下海洋中噴射出來時，太空科學家們就對這一說法展開了激烈的辯論。之前的估計表明，木衛二的地殼可能厚達數十甚至數百公里——也就是說，太厚了，以至於在不久的將來無法直接探索其可能適合生命存在的海洋。如果一個羽流將木衛二的一些海水排放到太空中，軌道飛行器可以在那裡對其進行取樣，這將改變整個局面——簡而言之，這似乎好得令人難以置信。
然而，現在，一項對來自 NASA 伽利略號探測器的 21 年前資料的最新分析發現了強有力的獨立證據，支援羽流的存在。伽利略號探測器於 1995 年至 2003 年繞木星執行。
這一發現幾乎證實，木衛二應被視為外太陽系另一個“海洋世界”——即土星衛星土衛二——的高度優先同類，土衛二也擁有更引人注目的羽流。這一發現也支援了這樣一種假設，即木衛二地殼的部分割槽域比之前認為的要薄得多、裂縫更多——這些條件可能使維持生命的能量以及探測機器人更容易進入這顆衛星黑暗的深淵。密歇根大學太空科學家賈憲哲和他的同事於 5 月 14 日在《自然·天文學》雜誌上發表了他們的發現。
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“在這篇論文發表之前，我非常懷疑羽流的存在，因為之前所有哈勃的測量都在儀器的靈敏度極限之內。但這讓我成為了一個信徒，”NASA 噴氣推進實驗室的天體化學家摩根·凱布林說，他沒有參與這項研究。
受到哈勃影像和計劃重新訪問木衛二的任務討論的啟發，賈和他的團隊整理了伽利略號探測器上兩個儀器的資料，這些資料是在探測器 11 次近距離飛掠木衛二期間收集的。1997 年 12 月的一次飛掠距離表面 400 公里以內——比哈勃近得多，哈勃在近地軌道上至少距離地球 6 億公里。當伽利略號飛近木衛二時，其儀器探測到木衛二週圍磁場和帶電粒子的顯著、突然變化——彷彿探測器正在穿過從下方升起的稀薄物質雲。結合對木衛二週圍環境的仔細建模，這些變化指向了羽流的存在及其位置，離從哈勃影像推斷出的假定來源不遠。“非常有趣的是，人們可以使用模型和模擬等新的分析工具來檢視這些舊資料。有可能在這些資料中找到您最初沒有預料到的東西，”愛荷華大學天體物理學家、該研究的合著者威廉·庫爾特說。
賈使用了來自伽利略號磁強計的測量資料，以尋找最近距離飛掠期間磁場中的微小擾動。與 20 世紀 90 年代的伽利略號研究人員不同，他和他的同事進行了更有針對性的調查，尋找各處的微小變化，最終找到了一處。他們還檢查了來自伽利略號光譜儀的資料，該光譜儀測量了帶電粒子的存在和行為。如果羽流從木衛二噴射出水蒸氣，那麼水的一些組成成分氫和氧會因木星周圍輻射帶剝離電子而帶電。最後，這些帶電粒子會與周圍的磁場相互作用，產生伽利略號可以探測到的波動。
為了理解這些測量結果並確保它們不僅僅是木星自身產生的背景波動造成的，賈和他的團隊將它們與計算機模擬進行了比較，模擬了羽流將如何影響伽利略號沿途木衛二週圍的等離子體和磁場。總的來說，這些模型預測與他們的觀測結果相符，排除了木星作為來源的可能性，並加強了木衛二深處噴發水汽羽流的可能性。
羽流的存在意味著木衛二在地質上是活躍的，這對無陽光海洋中存在外星生命的可能性很有希望。由於地質過程將物質從地下轉移到地表，反向過程也可能正在發生，將木星強烈輻射高度氧化的地表物質向下輸送到冰層中。無論來自上方和下方的物質在哪裡相遇和混合，都會形成化學梯度，理論上生物可以利用這些梯度來獲取能量。“如果您有這些物質的交換，那可能會提供生命所需的反應物。它們就像電池一樣，結合正負極來產生能量來源，”沙漠研究所的生物學家艾莉森·默裡說，她研究極端環境中的生物，但沒有參與這項研究。
為了確定木衛二是否真的適合生命存在，並尋找可能存在的生物證據，科學家們希望功能遠強於伽利略號的航天器重返木衛二。“我們可以用地球軌道上非常好的望遠鏡凝視多久都可以，但要真正回答這個問題，你必須去那裡進行測量。你必須抓住那裡的冰粒，看看木衛二里面有什麼，”凱布林說。
這些發現將為 NASA 的木衛二快船號和歐洲航天局的木星冰衛星探測器 (JUICE) 任務提供資訊並引起更多興趣，這兩個任務計劃分別於 2020 年代中期和 2022 年發射。每艘航天器都將在發射後不到三年到達這個神秘的世界。兩者都計劃近距離飛掠木衛二，使用更靈敏的儀器，例如高解析度相機、光譜儀和穿冰雷達，可以研究表面的有機物質、冰殼的厚度以及下方廣闊海洋的鹽度。潛在的穿越羽流將是一個額外的好處，讓兩艘航天器都能嗅探出任何海洋化學的奇特跡象，甚至是在稀薄蒸汽中攜帶的生命跡象。
NASA 科學家還提出了一項航天器任務，該航天器實際上將在木衛二表面著陸，暫定於 2024 年發射。從羽流中噴射出來並飄落回木衛二表面的物質將使靠近羽流的著陸點成為最珍貴的地點。假設 NASA 和國會正式批准這樣的任務。
至少根據一位權力強大的國會議員的說法，著陸器的批准已經是不可避免的。“著陸器將被建造併發射。這肯定會發生。我確信木衛二軌道飛行器和著陸器是 NASA 不得不執行的唯一非法任務，”眾議院撥款委員會成員、負責 NASA 小組委員會主席約翰·卡爾伯森（共和黨-德克薩斯州）說。多年來，卡爾伯森一直倡導木衛二任務，確保它們出現在多項預演算法案中並得到充分說明。“這一發現證實了這些任務的至關重要性，因為看起來木衛二將是我們發現另一個世界生命的最佳機會，”他補充道。