2019-08-29 10:00:01
在木星的月球上可能有生命 两个新的任务将为找到它铺平道路

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这是个好消息。在短短十多年的时间里,将有两艘太空船探索太阳系中最适合居住的世界之一 - 木星的卫星木卫二。这要归功于美国国家航空航天局最近宣布,轨道飞行器欧罗巴快船已经开始进行,计划在2030年代初登月。

今年4月,欧洲航天局还批准开发木星冰冷探测器(JUICE),该探测器目前计划于2029年进入木星系统。

在太空时代的黎明,人们想象所有的生命最终都依赖于来自太阳的能量。外行星的冰冻冰球卫星似乎不太适合任何生活。地球海洋底部繁荣的生态系统的发现,依赖于能量和分子燃料的热液喷口,改变了这一切。现在我们知道生命可以在完全与太阳隔离的环境中茁壮成长。

欧罗巴被认为能够在其冰冷的表面下的液体内部海洋中拥有简单的微生物生命。这是因为它具有丰富生命的三个必要先决条件:生物化学有用分子的来源,能源和液体溶剂(水),其中溶解的物质可以相互化学反应。

欧罗巴的能量来自于它对木星的微椭圆轨道及其与另外两颗卫星的引力相互作用。这种力量的组合使欧罗巴在每个轨道上受到重力的潮汐变化,使其弯曲并释放热量,从而防止水冻结。

欧罗巴生物化学上有用的分子可能来自彗星或月球岩石核心深处的撞击。

冰穿透雷达

Europa Clipper和JUICE都将携带特殊的雷达仪器探测欧罗巴表面冰层。这不是一项新技术,雷达自20世纪70年代以来一直用于寻找南极洲和最近在火星上的亚冰川湖泊。

事实上,欧罗巴可能会提供一个更合适的环境来尝试这一点,因为冰越冷,雷达变得越透明。由于距离太阳太远,欧罗巴的典型白天表面温度为-170°C。欧罗巴的目标是确定冰盖让位于全球液态水海洋的深度。目前的模型预测深度为15-25km。

然而,也可以发现液体水更接近表面,这将更容易到达。来自哈勃太空望远镜图像的证据似乎显示了从南半球喷出的大量液态水。这些羽状物的产生可能起到火山的作用,液态水从下面的海洋中涌出。

在足够的压力下,水将迫使其穿过冰内的裂缝和空隙,最终到达地表,喷出间歇泉。在这个过程中,任何不完全融入水面的液态水都可能填补冰内的空隙和裂缝,形成与火星和南极洲的冰下湖泊非常相似的东西。

如果存在,任务应该能够找到这些功能。所有这些都有助于实现这些任务的最终目标之一,即探索未来着陆器的最佳位置,这些着陆器有朝一日可以穿越冰层并到达下方神秘的海洋领域。

重力图

在行星或月球表面附近行进的航天器可以使用火箭速度的微小变化来检测该物体的重力场中的细微变化。这种“重力异常”是由航天器飞过头顶时行星表面下材料密度的变化引起的。

例如,人们可能在山脉中发现的更密集的岩石可以使航天器经历可测量的额外重力拖船。多年来,人们一直在探测地球上的引力异常,以确定地下结构,如油田,金属矿床和墨西哥Chixculub着名的恐龙破坏撞击坑。

JUICE和Europa Clipper也将能够探测到引力异常,并可能让科学家在海底找到有趣的特征。光滑的海底有小的引力异常实际上对生命的前景是一个福音,因为它意味着来自月球内部的更多热量流。

穿越冰面

但是为了最终找到欧罗巴的生命,我们必须在一天之内将冰层放在地面上,可能会携带一艘潜艇。即使Europa Clipper和JUICE确定冰最薄的地方,这也很有挑战性。

欧罗巴靠近木星,这意味着宇宙飞船需要大量的燃料来改变它们的速度,以至于它们可以离开行星的巨大重力场并进入月球轨道。事实上,JUICE将成为第一个在木星的其他卫星之一Ganymede进行此次机动的太空船,并将在同一旅程中使用3,000公斤燃料。

木星也有大量的有害辐射,从长远来看会对太空船造成伤害。因此,Europa Clipper将保持在木星的长循环轨道上,反复将其从辐射场中取出。它将通过执行月球飞行来研究欧罗巴。

欧罗巴缺乏实质性气氛是另一个问题。这意味着我们无法使用隔热罩和降落伞减慢着陆器的速度。一切都必须用火箭来完成,需要更多的燃料。当着陆器在表面上时,缺乏气氛也几乎不提供辐射保护。

即使航天器在着陆时幸存下来,也存在冰本身的问题。使用机械钻来钻穿许多英里的超冷冰,这种冰与花岗岩一样坚硬,不太可能。相反,正在考虑更多的外来手段,例如使用激光或来自核反应堆的热量融化通过冰。

另一个考虑因素是,目前欧罗巴是一个原始环境。这意味着必须完成这些复杂的任务,同时不会无意中污染海洋中的污染物,这些污染物来自航天器,或任何可能搭乘过的陆地微生物。

但不管怎样,我们都会到达那里。最后的挑战可能是确保最终到达海洋的航天器或潜艇不会被深处游动的东西吃掉。

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