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如果有生命在木星-衛星-歐羅巴的黑暗、寒冷的海洋中游弋,美國宇航局即將執行的一項任務也許能夠探測到它。

該機構的“歐羅巴快船”宇宙飛船計劃在20世紀20年代中期發射升空,其任務是探測這顆冰封月球的地下海及其承載生命的潛力。如果我們的探測飛行器一切都恰到好處到位的話,我們有能力在歐羅巴做出更大的發現。

“這是一項探測適合居住的任務。我們試圖了解,木衛二是一個適宜居住的環境嗎?”羅伯特·帕帕拉多,星期三(10月23日)在華盛頓舉行的第70屆國際宇航大會(IAC)上說。他是位於加州帕薩迪納的美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)的“歐羅巴快船”專案科學家。

“我們不是一個生命搜尋任務,”帕帕拉多補充說。但是,如果木衛二的內部恰巧有大量的有機微生物從中湧出,我們就能從質譜圖上分辨出。這是一個漫長的過程,但並非不可能。”

帕帕拉多指的是“快船”質譜儀的測量,這是探測器將攜帶的九種科學儀器之一。質譜儀測定樣品中離子(帶電原子和分子)的品質,幫助科學家確定這些離子是什麼。

“歐羅巴快船”將在木衛二的數十次飛行中收集這些樣本,探測器將在其3.5年的使用壽命中從木星軌道上獲得這些樣本。任務小組成員說,考慮到歐羅巴周圍強烈的輻射環境,環繞木衛二本身並不是一個可行的選擇。

研究小組希望,這些樣本將來自木衛二稀薄的大氣層,以及從冰封的月球表面飄來的水汽和其他物質。科學家們多次發現這種羽狀物的證據,但它們的存在還沒有得到證實。

“在任務的早期,我們會尋找羽狀物並試圖了解其是否真實的存在?它們在哪裡?它們是零星的還是持續活躍的?”帕帕拉多說。

“也許我們會偶然地穿過一個羽流,或者我們可以稍微調整軌道,以便穿過一個羽流。”他補充說,“如果我們這樣做了,那麼我們的現場儀器,特別是質譜儀和塵埃探測器,將能夠對這種材料進行極其詳細的取樣,以尋找有機材料,並了解木衛二內部的詳細化學成分。”

帕帕拉多提示說,如果確實存在的話,歐羅巴的羽流可能與土星衛星土衛二羽流(恩克拉多斯)南極地區所證實的那一羽有很大的不同。土衛二羽流是由強大的間歇噴泉產生的,這些噴泉不斷地將土星衛星地下海洋的物質噴射到太空中。帕帕拉多說,儘管木衛二的物質可能來自海洋,但其來源也可能是衛星冰層內的液態水湖。

他強調,羽流取樣不會影響或破壞快船任務。“這基本上是額外的科學任務,不是任務所要求的。”帕帕拉多說,“但我確實希望它能發生。”

太陽動力“歐羅巴快船”攜帶的其他儀器,其總任務費用估計約為40億美元,包括一個磁強計和一個雷達儀器,這將使研究小組能夠分別詳細描述歐羅巴的海洋和冰層。科學家認為海洋大約80公里深,冰層大約20公里厚,但這些資料都是預估值,肯定會有區域性的變化。

一個80公里深的海洋相當驚人,我們地球海底最深的點只有11公里。在3000公里寬的地方,歐羅巴儲藏的水是地球表面液態水的兩倍。

木衛二的海洋也被認為與衛星的岩石核心接觸,有可能引發一系列有趣而複雜的化學反應。因此,木衛二被廣泛認為是太陽系最有可能藏匿外星生命的地方之一。在可能藏匿外星生命短名單上,還包括土衛二和土星的巨大衛星泰坦,它的表面有碳氫化合物海洋,也有可能是液態水的埋藏海洋。

“歐羅巴快船”還將配備強大的攝像頭,可以拍攝解析度約為0.5米每畫素的照片。帕帕拉多說,這比美國宇航局的“伽利略號”太空船拍攝的歐羅巴表面最好的現存影象還要清晰10倍,“伽利略號”於1995年至2003年環繞木星執行。

雖然“歐羅巴快船”的照片本身就足夠具有啟發性,但它們也應該有助於為歐洲探索的下一步鋪平道路:國會指示美國航天局開發的一種尋命著陸器。美國航天局官員說,“歐羅巴快船”的資料將有助於研究人員確定著陸任務著陸合適地點。(然而,登陸器任務目前仍然是一個概念;它還沒有正式列入美國宇航局的議程。)

​美國航天局早就瞄準了2023年“歐羅巴快船”的升空。美國國會已告知該機構使用美國宇航局強大的太空發射系統(SLS)巨型火箭發射這一任務,這將使“歐羅巴快船”直接前往木星,並在僅2.4年飛行後到達那裡。

但SLS仍在開發中,並經歷了多次延遲和成本超支。此外,美國航天局計劃將前三輛SLS運載火箭用於其阿耳特彌斯月球探測計劃。因此,美國航天局監察長辦公室(OIG)最近總結說,快船公司可使用的第一批SLS最早要到2025年才能準備就緒。

因此,美國航天局監察長辦公室建議,應該允許美國航天局考慮使用商業火箭發射“歐羅巴快船”,例如spacex的falcon-heavy或聯合發射聯盟的delta-iv-heavy。根據美國航天局監察長辦公室的報告,這些運載工具並不像SLS預期的那麼強大,所以要走商業路線,“歐羅巴快船”需要一個不同的軌道——一個採用行星“引力輔助”的環形軌道,其總飛行時間接近6年。

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