木卫二上是否有生命？NASA启动任务寻找线索

“欧罗巴快船”航天器将使用其各种仪器探测这个冰封的海洋世界是否适宜居住。

木星的卫星欧罗巴被认为在其冰层下隐藏着一片咸水海洋。图片来源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill

今天，一枚SpaceX火箭从佛罗里达州的卡纳维拉尔角升空，携带着NASA价值50亿美元的寻找遥远卫星上生命迹象的梦想。这项任务——自NASA数十年前开始探索火星以来最雄心勃勃的寻找地外生命之旅——现将向木星进发，调查其卫星欧罗巴冰壳下埋藏的广阔海洋。

在接下来的几周里，“欧罗巴快船”航天器将在太空中进行关键动作，例如部署雷达天线，为研究该卫星做准备。“我们兴奋得屏住呼吸观望，”马里兰州劳雷尔市约翰霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家凯瑟琳·克拉夫特说。“一切都必须顺利进行。”

如果一切顺利，这艘航天器将在2030年到达木星，并开始快速掠过欧罗巴，进行数十次飞越。在掠过这颗卫星冰面上方时，它将旨在回答天体生物学中最深刻的问题之一——包括欧罗巴的海洋是否包含能够维持生命的化学营养素和其他能源1。

任务科学家小心地说，以十九世纪航行地球海洋的商船命名的“快船”，并不是在寻找生命；相反，它的目标是确定欧罗巴是否具备生命的成分。如果任务显示欧罗巴是适宜居住的，这一发现将大大扩展在其他太阳系中发现冰封世界生命的机会。“研究欧罗巴告诉我们不要限制自己，”马里兰州格林贝尔特NASA戈达德航天飞行中心的行星科学家琳恩·奎克·亨德森说。

‘混沌’地形

几个世纪以来，作为木星最大的卫星之一，欧罗巴并未被认为是寻找生命的有前景的地方。但在1990年代中期，NASA的伽利略任务靠近该卫星并发现了地质奇观。它有“混沌”地形区域，看起来像是冻结在原地的冰山田野，以及表面巨大的脊线，似乎被红色物质喷漆过。伽利略还测量到欧罗巴表面下奇怪的涌动——一个被掩埋的咸水海洋的证据2。

来源：NASA/JPL-Caltech

科学家们希望“快船”能够确认这一发现，并了解更多关于这个隐藏水体的信息。“我们将能够描述那个适宜居住的环境是什么样的，”罗德岛州普罗维登斯市布朗大学的行星科学家英格丽德·道巴尔说，她在加州帕萨迪纳的NASA喷气推进实验室（JPL）为“快船”工作。

由于木星的引力作用，欧罗巴的海洋在数十亿年前形成，体积超过地球上所有海洋总和的两倍多。这种力量产生的摩擦热足以保持海洋液态，尽管卫星表面的温度从未超过约-140°C。预计覆盖在海洋上的冰壳至少有20千米厚3，而下方的水可能深达60-150千米（见“深海潜水”）。马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的行星海洋学家伊丽莎白·斯皮尔斯说，“快船”将确认这两种厚度，有助于揭示海洋的动态。

生命的基本要素

在地球上，海底的火山岩可以与海水发生化学反应，产生能量，让微生物、蠕虫和其他生物得以繁衍。欧罗巴上可能存在类似的深海喷口。

另一种可能在欧罗巴上维持生命的方式是通过卫星从木星强大的辐射中获得能量。木星用足够的力量轰击欧罗巴，这些带电粒子强大到足以破坏卫星冰壳中的化学键，并产生如氢和氧等小分子4。

来源：NASA/JPL-Caltech

还有那些覆盖着红色物质的冰脊，这可能是来自欧罗巴表面下的盐分和硫酸盐化合物。“如果那是来自海洋的，那将是一个寻找适宜居住迹象的令人兴奋的地方，”JPL的行星地质学家辛西娅·菲利普斯说。“快船”的仪器（见“月亮绘图仪”）将研究这些物质，以了解更多关于埋藏海洋的成分。

最后，“快船”还将寻找通过欧罗巴冰壳裂缝喷射液体进入太空的间歇泉或羽流。土卫二拥有许多这样的羽流，其中包含氢、碳、硅颗粒和其他对生命友好的成分。研究人员已经瞥见了欧罗巴上类似羽流的迹象；如果“快船”发现了其中一个，它可能能够飞越喷雾并分析其内容。

前方的挑战

在预计花费四年多时间研究欧罗巴期间，“快船”将49次飞过这颗卫星，距离表面最近可达25公里5。其相机将以比伽利略号相机更精细五倍的细节拍摄欧罗巴。

这张由NASA的伽利略号航天器于1998年拍摄的欧罗巴近照显示了纵横交错的冰面脊。图片来源：NASA/JPL-Caltech/SETI研究所

但任务仍面临许多技术挑战。其中之一是抵御木星强大的辐射带；NASA计划让“快船”尽可能避免这些辐射带，通过椭圆轨道飞行。当NASA工程师在五月得知已安装在“快船”上的1,000多个电子晶体管可能因强辐射而失效时，这一威胁引发了一场恐慌。这一发现触发了长达数月的调查；NASA现在表示相信晶体管会没问题。

当“快船”探索欧罗巴时，欧洲航天局的JUICE航天器也将在同一时期探索该区域，主要研究木星的其他两颗卫星，甘尼美德和卡利斯托。（木星有95颗卫星。）“通过这两项任务，我们将更好地理解整个系统，”马德里欧洲空间天文学中心的行星科学家伊内斯·贝尔加森说。

“快船”任务结束时的计划是将其撞入甘尼美德，后者也被认为有一个埋藏的海洋，但其冰层比欧罗巴厚得多，理论上保护了那颗卫星的水域免受污染。随着这一行动，探索欧罗巴“广阔而召唤的海洋”之旅，正如美国桂冠诗人艾达·利蒙所描述的那样，将突然结束。