是時候前往木衛二

前往木星冰冷衛星的任務是我們在太陽系中尋找地外生命的最佳機會

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自從太陽系在46億年前形成以來,生命可能在其若干世界中出現。然而,除了地球之外,木星的衛星木衛二似乎是最有可能在今天存在生命的地方。早期的金星和火星可能擁有豐富的液態水,這是我們所知生命必不可少的生命之源,但一個變成了熾熱的地獄,另一個變成了冰凍的星球。土星的衛星土衛二也擁有大量的液態水儲藏,但美國科學界在其最新的十年調查中,優先考慮研究更近的木衛二。據信,木衛二的海洋的水量可能是地球海洋的兩倍,自該衛星形成以來一直保持液態。在木衛二上,生命可能有時間進化。

科學家們認為,木衛二的海洋直接位於一個相當大的岩石世界之上,使水與生命必需的其他元素和礦物質接觸。當衛星繞木星執行時,潮汐彎曲從內部加熱這個世界,保持廣闊海洋的液態,並可能為火山活動提供動力。在我們自己星球的海底存在著豐富的生態系統,那裡的火山裂縫形成了熱液噴口。同樣的情況可能也發生在木衛二上。

我們以前曾向木衛二傳送探測器。在20世紀90年代末前往木星的任務中,美國國家航空航天局(NASA)的伽利略號宇宙飛船觀測了這顆衛星,幾乎證實了木衛二蘊藏著一個100公里深的海洋,覆蓋著相對較薄的冰殼。潮汐力定期打破冰層,使深處的水湧到表面,留下汙漬,這些汙漬提供了海洋化學成分的證據。哈勃太空望遠鏡在2012年的觀測表明,水柱週期性地從木衛二表面噴發。如果存在這樣的水柱,宇宙飛船可以透過飛越它們來取樣這個可能孕育生命的海洋的化學成分。


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伽利略號的舊式儀器(與Apple II電腦同時設計)無法確定木衛二表面的汙漬究竟是什麼,也無法確定其冰殼有多厚——這對於瞭解木衛二是否適宜居住至關重要。美國國家航空航天局在2003年將伽利略號撞入木星,從那時起,科學家和行星協會等團體一直在敦促美國國家航空航天局傳送後續任務。美國國家航空航天局提議的歐羅巴快帆任務可以完成這項工作。它將繞木星而不是木衛二執行,並將45次深入木星強烈的輻射帶,掠過木衛二表面,每次都退回到更安全的地方傳輸資料回家。快帆號將描述木衛二的海洋特徵,探索其化學成分,並研究其地質過程。它還將為未來的著陸任務勘察地點。

在過去15年的大部分時間裡,重返木衛二的任務一直停留在永久的早期研究階段,受困於歷屆國會和總統不斷變化且常常相互衝突的優先事項之間。今年情況發生了變化,國會和貝拉克·奧巴馬總統都正式認可了這項任務。然而,這項初步計劃沒有確定的發射日期或目標成本。快帆號任務的成本約為20億美元,但白宮僅提議撥款1.85億美元用於前四年的開發工作。

相比之下,當美國國家航空航天局兩年前開始其下一個火星探測車的工作時,該專案有一個確定的發射日期(2020年)、一個目標預算(15億美元)和大量資金(前四年7.75億美元)。儘管快帆號的工程團隊成員認為他們可以在2022年準備好發射,但白宮談論的是2020年代中期的發射。擬議的木衛二資金流將開發和發射任務的承諾推給了未來的總統和國會。

木衛二是一個引人注目的目標,但一項專門深入研究它的任務有可能滑向無限期的未來。美國國家航空航天局有一個可靠的任務概念,以可承受的成本解決了關鍵的科學問題。白宮和國會應承諾提供資金,以儘快推動這項任務走向發射。

範·R·凱恩為行星協會撰寫關於未來行星際探索任務的政策和技術的文章。

更多作者:範·R·凱恩
大眾科學雜誌 第312卷 第5期本文最初以“是時候前往木衛二”為標題發表於《大眾科學》雜誌 第312卷 第5期(),第12頁
doi:10.1038/scientificamerican0515-12
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