2024外星探測任務，NASA為什麼要送一臺蒸汽機到歐羅巴？
NASA的噴氣推進實驗室日前釋出了一種新概念的機器人，它將使用一種人類已經使用了300年之久的蒸汽機技術，而機器人的探索目的地正是被科學界寄予厚望的木星的冰月衛星-歐羅巴（木衛二），NASA為何要突然探測木衛二，而且還使用這種古老的技術？
木衛二是伽利略1610年發現的，它是木星四顆最早發現的衛星之一，木衛二的直徑約為3120千米，只比月亮稍稍小一些，它距離木星67萬千米，已經被木星潮汐鎖定，和其他幾顆伽利略衛星形成了軌道共振！
伽利略衛星，從左至右，與木星距離近至遠為：木衛一、木衛二、木衛三、木衛四。
木星的衛星系統
第一個拜訪木衛二的探測器是先驅者10號，1973年12月4日，先驅者10號告訴掠過木星以及它的龐大的衛星系統，侷限於探測器的條件與軌道，留下了第一張木衛二有些模糊的照片！
先驅者10號拜訪木星留下的照片
1979年3月旅行者一號掠過木星，它具有更高解析度的相機和更近的距離，在48小時的飛掠過程中獲得了大量的照片，第一次發現木衛二遍佈條紋，卻沒有發現有撞擊坑！
旅行者一號取得木星系統資料
旅行者一號在280萬千米外拍攝的木衛二
我們對木衛二的認識，除了前兩張模糊的照片外，大部分都來自於伽利略探測器，儘管伽利略的高增益天線由於在太空中冷焊無法開啟，但伽利略探測器仍然用它的小水管發回了大量的資料，二後續的木星探測器朱諾則以更高解析度的視角觀察木星和它的衛星系統。
木衛二的條紋
木衛二的結構
木衛二有一個巨大的冰殼，這在太陽系行星中絕無僅有，但在木星和土星的衛星系統中卻比比皆是，1995到2003年間環繞木星的伽利略號探測器採集到的磁場資料表明在它的內部有一個和地球鹹水海洋類似的傳導層！另外木衛二還有一個和地球類似的鐵鎳質核心！
木衛二的表面是一個冰殼，所以它是太陽系內最光滑的天體，表面起伏不超過一千米，大多都再幾百米之間，這個冰殼厚達數十千米，再往下是一個上百千米的冰下海洋！然後再是高溫的地幔層，最後是金屬質核心！
木衛二表面溫度極低，赤道地區平均溫度僅為-163℃，兩極則只有-223℃，為什麼凍得硬邦邦的冰層下有一個液態海洋，一時間把科學家搞的有點頭暈！不過很快就有了猜測，這個熱量第一個來自於木衛二與其他伽利略衛星之間的軌道共振，最終熱源來自於木星的引力！
另外木衛二也有一個金屬質核心，內部放射性物質的衰變可能也提供了部分熱量，雙管齊下，導致木衛二的可以保持一個龐大的冰下海洋存在！木衛二非常活躍，表面有大量的間歇噴泉，飛越木星的探測器能拍到木衛二的羽狀水蒸氣，2019年6月NASA透過哈勃望遠鏡取得的木衛二光譜研究發現，木衛二的冰下海洋可能存在氯化鈉，這佐證了伽利略探測器在25年前取得的鹹水海洋的結論。
而木衛二遠超地球的水體，讓科學家們浮想聯翩，甚至認為木衛二的冰下海洋中可能已經存在一個生態系統！從地球南極的東方湖（沃斯托克湖）和惠蘭斯湖的研究發現，冰下生態是非常豐富多彩的，蒙大拿州立大學的微生物生態學家約翰·普利斯庫研究設計了無菌取樣器，在與世隔絕了上百萬年的惠蘭斯湖的樣品中發現每毫升水體中還有13萬個細胞，與深海微生物密度非常接近，DNA測序則顯示有高達3900多種古細菌！而且還不排除存在更高等生命的可能性。
可能大家對細菌都嗤之以鼻，但除了地球以外，太陽系還沒有任何一顆行星上發現哪怕只是最簡單的生命形式，如果人類在木衛二上發現細菌，那絕對是一個劃時代的發現，人類的外星生命探測史將會被改寫！
《自然通訊》在2020年3月11日刊發了一篇文章，標題是《NASA’s Europa Clipper—a mission to a potentially habitable ocean world》（NASA的歐羅巴快船-一項對可能居住的海洋世界的任務），文章認為全球性的鹹水海洋和岩石質的介面之間的豐富的化學反應是生命的基礎，因此NASA將以“Europa Clipper”評估歐羅巴（木衛二）是否存在生命！
論文認為木衛二穿越木星強大的輻射層將水和雜質形成氧化劑，這些物質能進行氧化的化學試劑，歐羅巴透過海底岩石進行積極的迴圈，將產生氧化-還原反應，地球上已知的所有生命都透過這種方式獲得化學能，實現細胞的維持，新陳代謝和繁殖等生命才能發生的重要工作！
（a）各個層之間的相對比例，以及（b）不同構造和地球動力學過程的藝術示意圖
木衛二表面非常年輕，這表示它的表面一直都在和內部發生交換，這讓表面的氧化劑可以迴圈進入木衛二水體，得以保持或者部分保持水體充氧，這是木衛二可能存在生命的理論基礎！
歐羅巴任務概況
NASA的Europa Clipper任務任務目標是瞭解冰殼結構和其表面的噴發地形、海洋和地表以及冰層到海洋是如何交換迴圈的，透過化學方法瞭解歐羅巴海洋是否存在生命，當然還有科學家最感興趣的地形和區域！
因此歐羅巴快船配備了紫外光譜儀，探測羽狀氣流的大氣成分，還有塵埃顆粒分析儀取樣分析歐羅巴噴出物的有機特徵，還有地表遙感的的成像系統和熱成像系統！還有穿透冰層的雷達，描繪歐羅巴的三維冰層結構等。
未來在木衛二上蹦蹦跳跳的蒸汽機
NASA噴氣推進實驗室釋出的蒸汽自動自主檢索機器人（SPARROW），大小約和足球差不多，它將加熱木衛二無處不在的冰，形成蒸汽反推在木衛二上跳躍前進，為防止其在木衛二上猶如冰刃一般的表面穩定降落，SPARROW設計成了陀螺儀穩定的形式！
右邊的是SPARROW機器人及其著陸器。
它讓木衛二表面的行進以及探測效率成百倍的上升，而推進介質則來自於冰融化加熱的水蒸氣，如果利用核電池，再加以合理的規劃，似乎可以再木衛二上蹦蹦跳跳幾十年啊，這想想就激動，火星探測器都能爬十幾年，這木衛二上能蹦幾十年，一直都有發現，實在是科學界之幸事！
SPARROW任務還設想了一種叢集工作的模式，比如不同的機器人又不同的任務，有的在表面獨立研究，有的可能會融化冰塊給其它探測器提供燃料，而且還安排了其回到探測器附近加註燃料！
2024外星探測任務，NASA為什麼要送一臺蒸汽機到歐羅巴？
NASA的噴氣推進實驗室日前釋出了一種新概念的機器人，它將使用一種人類已經使用了300年之久的蒸汽機技術，而機器人的探索目的地正是被科學界寄予厚望的木星的冰月衛星-歐羅巴（木衛二），NASA為何要突然探測木衛二，而且還使用這種古老的技術？
木星的神秘的冰月衛星：歐羅巴木衛二是伽利略1610年發現的，它是木星四顆最早發現的衛星之一，木衛二的直徑約為3120千米，只比月亮稍稍小一些，它距離木星67萬千米，已經被木星潮汐鎖定，和其他幾顆伽利略衛星形成了軌道共振！
伽利略衛星，從左至右，與木星距離近至遠為：木衛一、木衛二、木衛三、木衛四。
木星的衛星系統
第一個拜訪木衛二的探測器是先驅者10號，1973年12月4日，先驅者10號告訴掠過木星以及它的龐大的衛星系統，侷限於探測器的條件與軌道，留下了第一張木衛二有些模糊的照片！
先驅者10號拜訪木星留下的照片
1979年3月旅行者一號掠過木星，它具有更高解析度的相機和更近的距離，在48小時的飛掠過程中獲得了大量的照片，第一次發現木衛二遍佈條紋，卻沒有發現有撞擊坑！
旅行者一號取得木星系統資料
旅行者一號在280萬千米外拍攝的木衛二
我們對木衛二的認識，除了前兩張模糊的照片外，大部分都來自於伽利略探測器，儘管伽利略的高增益天線由於在太空中冷焊無法開啟，但伽利略探測器仍然用它的小水管發回了大量的資料，二後續的木星探測器朱諾則以更高解析度的視角觀察木星和它的衛星系統。
木衛二的條紋
木衛二的結構
木衛二有一個巨大的冰殼，這在太陽系行星中絕無僅有，但在木星和土星的衛星系統中卻比比皆是，1995到2003年間環繞木星的伽利略號探測器採集到的磁場資料表明在它的內部有一個和地球鹹水海洋類似的傳導層！另外木衛二還有一個和地球類似的鐵鎳質核心！
木衛二的結構
木衛二的表面是一個冰殼，所以它是太陽系內最光滑的天體，表面起伏不超過一千米，大多都再幾百米之間，這個冰殼厚達數十千米，再往下是一個上百千米的冰下海洋！然後再是高溫的地幔層，最後是金屬質核心！
木衛二表面溫度極低，赤道地區平均溫度僅為-163℃，兩極則只有-223℃，為什麼凍得硬邦邦的冰層下有一個液態海洋，一時間把科學家搞的有點頭暈！不過很快就有了猜測，這個熱量第一個來自於木衛二與其他伽利略衛星之間的軌道共振，最終熱源來自於木星的引力！
另外木衛二也有一個金屬質核心，內部放射性物質的衰變可能也提供了部分熱量，雙管齊下，導致木衛二的可以保持一個龐大的冰下海洋存在！木衛二非常活躍，表面有大量的間歇噴泉，飛越木星的探測器能拍到木衛二的羽狀水蒸氣，2019年6月NASA透過哈勃望遠鏡取得的木衛二光譜研究發現，木衛二的冰下海洋可能存在氯化鈉，這佐證了伽利略探測器在25年前取得的鹹水海洋的結論。
而木衛二遠超地球的水體，讓科學家們浮想聯翩，甚至認為木衛二的冰下海洋中可能已經存在一個生態系統！從地球南極的東方湖（沃斯托克湖）和惠蘭斯湖的研究發現，冰下生態是非常豐富多彩的，蒙大拿州立大學的微生物生態學家約翰·普利斯庫研究設計了無菌取樣器，在與世隔絕了上百萬年的惠蘭斯湖的樣品中發現每毫升水體中還有13萬個細胞，與深海微生物密度非常接近，DNA測序則顯示有高達3900多種古細菌！而且還不排除存在更高等生命的可能性。
可能大家對細菌都嗤之以鼻，但除了地球以外，太陽系還沒有任何一顆行星上發現哪怕只是最簡單的生命形式，如果人類在木衛二上發現細菌，那絕對是一個劃時代的發現，人類的外星生命探測史將會被改寫！
歐羅巴快船和木衛二上的“蒸汽機”《自然通訊》在2020年3月11日刊發了一篇文章，標題是《NASA’s Europa Clipper—a mission to a potentially habitable ocean world》（NASA的歐羅巴快船-一項對可能居住的海洋世界的任務），文章認為全球性的鹹水海洋和岩石質的介面之間的豐富的化學反應是生命的基礎，因此NASA將以“Europa Clipper”評估歐羅巴（木衛二）是否存在生命！
論文認為木衛二穿越木星強大的輻射層將水和雜質形成氧化劑，這些物質能進行氧化的化學試劑，歐羅巴透過海底岩石進行積極的迴圈，將產生氧化-還原反應，地球上已知的所有生命都透過這種方式獲得化學能，實現細胞的維持，新陳代謝和繁殖等生命才能發生的重要工作！
（a）各個層之間的相對比例，以及（b）不同構造和地球動力學過程的藝術示意圖
木衛二表面非常年輕，這表示它的表面一直都在和內部發生交換，這讓表面的氧化劑可以迴圈進入木衛二水體，得以保持或者部分保持水體充氧，這是木衛二可能存在生命的理論基礎！
歐羅巴任務概況
NASA的Europa Clipper任務任務目標是瞭解冰殼結構和其表面的噴發地形、海洋和地表以及冰層到海洋是如何交換迴圈的，透過化學方法瞭解歐羅巴海洋是否存在生命，當然還有科學家最感興趣的地形和區域！
因此歐羅巴快船配備了紫外光譜儀，探測羽狀氣流的大氣成分，還有塵埃顆粒分析儀取樣分析歐羅巴噴出物的有機特徵，還有地表遙感的的成像系統和熱成像系統！還有穿透冰層的雷達，描繪歐羅巴的三維冰層結構等。
未來在木衛二上蹦蹦跳跳的蒸汽機
NASA噴氣推進實驗室釋出的蒸汽自動自主檢索機器人（SPARROW），大小約和足球差不多，它將加熱木衛二無處不在的冰，形成蒸汽反推在木衛二上跳躍前進，為防止其在木衛二上猶如冰刃一般的表面穩定降落，SPARROW設計成了陀螺儀穩定的形式！
右邊的是SPARROW機器人及其著陸器。
它讓木衛二表面的行進以及探測效率成百倍的上升，而推進介質則來自於冰融化加熱的水蒸氣，如果利用核電池，再加以合理的規劃，似乎可以再木衛二上蹦蹦跳跳幾十年啊，這想想就激動，火星探測器都能爬十幾年，這木衛二上能蹦幾十年，一直都有發現，實在是科學界之幸事！
SPARROW任務還設想了一種叢集工作的模式，比如不同的機器人又不同的任務，有的在表面獨立研究，有的可能會融化冰塊給其它探測器提供燃料，而且還安排了其回到探測器附近加註燃料！