NASA將發(fā)射"歐羅巴快帆"探測(cè)器 研究木衛(wèi)二的宜居性

希臘神話中，歐羅巴是腓尼基的公主，美艷動(dòng)人，艷壓群芳，深得眾神之王宙斯的寵愛(ài)。而在我們身處的龐大太陽(yáng)系中，也有一個(gè)天體因?yàn)榇嬖诤Ｑ螅蔀榭茖W(xué)家心中搜尋地外生命的“最愛(ài)”，這個(gè)天體就是木衛(wèi)二，也被稱為“歐羅巴”(Europa)。

美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的科學(xué)家稱，如果有生命正在木衛(wèi)二上黑暗、寒冷的海洋中暢游，那么該機(jī)構(gòu)即將發(fā)射升空的“歐羅巴快帆”(EuropaClipper)探測(cè)器或許能將其逮個(gè)正著。

“庇護(hù)”外星生命的最佳選擇之一

木衛(wèi)二在1610年被伽利略發(fā)現(xiàn)，是木星的第四大衛(wèi)星，在伽利略發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星中離木星第二近。它是一個(gè)溫和的世界，表面被冰層覆蓋，底層是一片海洋。

1995年—2003年，NASA的“伽利略”號(hào)探測(cè)器一直在圍繞木星的軌道飛行，對(duì)木衛(wèi)二進(jìn)行了有史以來(lái)最詳細(xì)的探測(cè)。現(xiàn)在，科學(xué)家已經(jīng)知道，木衛(wèi)二表面被一個(gè)厚厚的冰殼覆蓋，其厚度可能超過(guò)20公里;而巨大的冰殼之下，很可能存在一個(gè)全球性海洋，其深度可能高達(dá)80公里，這比地球上已知海洋的最深處馬里亞納海溝(最深處約11公里)還要深。

木衛(wèi)二寬約3000公里，比月球小，但科學(xué)家們認(rèn)為，其液態(tài)水的儲(chǔ)量是地球表面的兩倍。

此外，科學(xué)家們認(rèn)為，木衛(wèi)二的海洋會(huì)與這顆衛(wèi)星的巖心“親密接觸”，因此，有可能引發(fā)各種有趣而復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。如此一來(lái)，木衛(wèi)二被廣泛認(rèn)為是太陽(yáng)系內(nèi)“庇護(hù)”外星生命的最佳選擇之一。其他地方還包括土星的衛(wèi)星——土衛(wèi)二和土衛(wèi)六。土衛(wèi)六表面上烴類海洋;且其地下可能也有液態(tài)水海洋。

主要研究木衛(wèi)二的宜居性

為進(jìn)一步揭示籠罩在木衛(wèi)二頭上的“神秘面紗”，揭開人類在茫茫宇宙中是否是一個(gè)孤獨(dú)的存在這個(gè)千古謎題，NASA決定朝木衛(wèi)二派遣“歐羅巴快帆”探測(cè)器。

據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)此前報(bào)道，“歐羅巴快帆”定于本世紀(jì)20年代中期發(fā)射，旨在研究木衛(wèi)二這顆冰冷衛(wèi)星的地下海洋以及生命在此繁衍生息的潛力。但NASA稱，如果一切恰到好處，“歐羅巴快帆”有望給我們帶來(lái)更多驚喜。

NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室“歐羅巴快帆”項(xiàng)目科學(xué)家羅伯特·帕帕拉多在近日于華盛頓特區(qū)舉行的第70屆國(guó)際航天大會(huì)上說(shuō)：“我們的地球是一個(gè)宜居星球，我們希望了解木衛(wèi)二也是一個(gè)宜居星球嗎?”

帕帕拉多補(bǔ)充說(shuō)：“我們的主要目的不是搜尋生命，但如果木衛(wèi)二內(nèi)部恰巧富含有機(jī)微生物，我們或許可以借助質(zhì)譜儀發(fā)現(xiàn)生命的蛛絲馬跡。”

據(jù)悉，“歐羅巴快帆”由太陽(yáng)能供電，總成本約40億美元，將圍繞木衛(wèi)二運(yùn)行至少3.5年，飛船搭載的9款儀器將會(huì)對(duì)木衛(wèi)二表面和地表以下可能存在的海洋進(jìn)行探測(cè)，以期了解其深度和成分。

這些儀器包括一個(gè)磁力計(jì)和一個(gè)雷達(dá)設(shè)備，科學(xué)家可借助它們?cè)敿?xì)描述木衛(wèi)二的海洋和冰殼的情況。此外，還有一款功能強(qiáng)大的相機(jī)，其將以0.5米/像素的分辨率拍攝照片，比“伽利略”號(hào)探測(cè)器拍攝的木衛(wèi)二迄今最佳照片要清晰10倍。而質(zhì)譜儀會(huì)確定樣品中離子(帶電的原子和分子)的質(zhì)量，幫助科學(xué)家識(shí)別是什么離子。

探測(cè)器將在數(shù)十次飛掠木衛(wèi)二的過(guò)程中收集這些樣本。研究小組希望這些樣品來(lái)自木衛(wèi)二稀疏的大氣;來(lái)自這顆冰冷衛(wèi)星表面飄出的水蒸氣和其他物質(zhì)的羽流。科學(xué)家已多次發(fā)現(xiàn)這種羽流的證據(jù)，但它們的存在尚未得到證實(shí)。

帕帕拉多說(shuō)：“在任務(wù)執(zhí)行初期，我們將搜索羽流并試圖理解它們是否真的存在，厘清它們?cè)谀睦?它們是偶然出現(xiàn)的還是一直很活躍?”

他補(bǔ)充說(shuō)：“也許航天器會(huì)偶然穿越羽流，或者，我們能略微調(diào)整航天器的軌道以使其穿越羽流。如果我們做到這一點(diǎn)，那么，質(zhì)譜儀和灰塵檢測(cè)儀將能對(duì)這些羽流進(jìn)行詳細(xì)采樣，以尋找有機(jī)材料并了解木衛(wèi)二內(nèi)部的詳細(xì)化學(xué)結(jié)構(gòu)。”

當(dāng)然，帕帕拉多也強(qiáng)調(diào)，如果木衛(wèi)二上的羽流確實(shí)存在，它可能與從土衛(wèi)二南極地區(qū)飄出的、已獲證實(shí)的羽流大相徑庭。土衛(wèi)二的羽流由強(qiáng)大的間歇泉產(chǎn)生，這些間歇泉不斷將來(lái)自土星衛(wèi)星地下海洋的物質(zhì)拋射到太空中。而木衛(wèi)二的物質(zhì)可能來(lái)自其海洋;也可能來(lái)自這顆衛(wèi)星冰殼內(nèi)的液態(tài)水湖。

他強(qiáng)調(diào)，羽流采樣成功與否并不決定“歐羅巴快帆”任務(wù)的成敗，“這是一種獎(jiǎng)勵(lì)，而不是任務(wù)所必需的，但我希望它會(huì)發(fā)生。”

有望借助商業(yè)火箭發(fā)射升空

“歐羅巴快帆”拍攝的照片除了可以揭露木衛(wèi)二的一些特征外，也將為科學(xué)家進(jìn)一步探索木衛(wèi)二鋪平道路。

美國(guó)國(guó)會(huì)已指示NASA開發(fā)一款在木衛(wèi)二上尋找生命的著陸器。NASA官員表示，“歐羅巴快帆”提供的數(shù)據(jù)將幫助研究人員確定著陸器著陸的最佳位置。不過(guò)，該著陸器目前還只是一個(gè)概念，尚未正式列入NASA的備案表內(nèi)。

NASA一直打算讓“歐羅巴快帆”在2023年發(fā)射。國(guó)會(huì)也已通知該機(jī)構(gòu)使用強(qiáng)大的太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)巨型火箭來(lái)完成發(fā)射任務(wù)，這將使探測(cè)器可以直接飛往木星并在飛行2.4年后到達(dá)那里。

但SLS仍在開發(fā)中，且經(jīng)歷了多次延遲，成本也不斷上漲。此外，NASA計(jì)劃將最先研制出的SLS用于其“阿爾忒彌斯”(Artemis)月球探測(cè)計(jì)劃。因此，NASA監(jiān)察長(zhǎng)辦公室(OIG)最近總結(jié)說(shuō)，供“歐羅巴快帆”使用的SLS火箭至少要等到2025年才能準(zhǔn)備就緒。

因此，OIG建議，國(guó)會(huì)應(yīng)該允許NASA使用商業(yè)公司研制的火箭來(lái)完成發(fā)射任務(wù)，這些火箭包括美國(guó)太空探索技術(shù)公司(SpaceX)的“獵鷹重型”運(yùn)載火箭或聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟的“大力神5號(hào)重型”運(yùn)載火箭。這些火箭的功能不如SLS的那么強(qiáng)大，因此，如果“歐羅巴快帆”借助這些商業(yè)火箭升空，那么，將借助“引力輔助”技術(shù)，總飛行時(shí)間預(yù)計(jì)需要6年。