木星是太陽系內最大的行星,太陽系其它行星的總質量加在一起,也僅是木星的四分之一。在木星強大的引力作用下,來自太陽系外的眾多小行星、彗星,有很大一部分都被木星所吸引,從而墜落到木星內部,從而形成了一道天然的屏障,有效保護著太陽系近日行星特別是地球的安全,因此,人們形象地將木星稱為“地球的守護神”。
對木星及其衛星的探測情況
1972年,美國發射了先鋒10號探測器,該探測器是歷史上第一顆飛越木星的探測器,此後又發射了先鋒11號、旅行者1號和2號探測器,對包括木星在內的太陽系遠日行星和它的衛星進行了深入的探測,這4顆探測器在完成既定使命後,沿著原來的執行軌道,向太陽系外飛去。
1989年,美國發射了伽利略號探測器,它是第一個專門以木星為探測物件的探測器。2011年,美國又發射了朱諾號探測器,對木星及其衛星開展更加深入的探測活動。透過上述諸多探測器的工作,人們對木星的質量、大氣層結構和組成、木星的可能結構、磁場、溫度等基本情況有了全新的認知。
當然,這些探測器也或多或少地對木星的衛星也開展了探測工作,其中就包括木衛二,比如上世紀先發射的先鋒10號和11號,就在掠過木衛二的時候,發現了它的表面,存在著明顯的冰狀結構。
伽利略探測器在執行任務過程中,先後12次飛越木衛二,對木衛二的磁場變化情況進行了測量,同時透過熱成像分析,監測到木衛二表面存在著巨大的冰層破裂情況,據此科學家們判斷,木衛二冰層下部或許存在著一個巨大的海洋。
在隨後關於木衛二的深入探測和研究中,科學家們又發現了其內部能夠持續產生熱量、地表之下存在著大量的鹽類物質,這些都為猜測木衛二冰下海洋中存在生命體,提供了有力依據。
美國下一輪木星探測任務
美國宇航局正在實施歐羅巴快船任務,準備在2024年發射火箭,攜載著探測器前往冰冷的木衛二-歐羅巴,重點目標就是在之前探測的基礎上,確認這顆星衛星,是否具備生命形成和發展的條件。
一直以來,科學家們都認為,在歐羅巴布滿凍結、密佈劃痕和破裂的表面之下,存在著一個體積可能為地球兩倍的巨大液態海洋。與此同時,科學家們根據大量的觀測資料,判斷出歐羅巴即使年齡和地球同樣古老,但表面仍然顯得“十分年輕”的狀態,這說明歐羅巴在漫長的歷史程序中,一直在發生著變化,有可能這種變化一直在持續進行著。
科學家們在判定一個星球是否宜居時,都將液態水的存在作為第一要素。此次發射的新型探測器,不但會進一步判斷歐羅巴冰下海洋存在的具體證據,同時也會對海洋中是否存在其它一些物質(比如氫、碳或氧等的化合物),來支撐和維持生命存在進行系統性的監測。而這些監測所依賴的裝置,主要是探測器所攜載的兩臺高解析度相機以及光譜儀。
先前發射的木星探測器,所傳回的照片都有一定的侷限性,比如在覆蓋率方面,歐羅巴只有14%左右的表面被拍攝到;另外在解析度上,之前的照片解析度只有500米,顯然不能滿足詳細和深入瞭解歐羅巴的需要。此次新任務,“掃描”的區域將至少達到30%的衛星表面,照片的解析度也將提高到100米以內。
探測活動擬採取的方法
由於木星附近的區域,將會受到木星強有力的引力作用,為了確保探測活動的安全性,將要發射的探測器,將會被安排在距離木星更高的軌道上,然後透過一系列的變軌操作,最終停留在距離歐羅巴表面25公里左右的高度,來近距離觀測這顆衛星。
歐羅巴表面的冰層厚度,目前來看至少有幾公里甚至幾十公里厚,目前我們還沒有技術手段來鑽透這些冰層。但是要想研究冰下的海洋,科學家們自有辦法。
根據先前哈勃太空望遠鏡的觀測,在歐羅巴的表面,似乎週期性地爆發間歇性的“噴泉”,形成能夠延伸到太空中很遠區域的“水柱”。新探測器將利用攜帶的紫外線相機和熱成像儀,來尋找冰下海水噴發後可能回落的區域,來探測海水的成分以及是否具備生命所必需的化學物質。有可能的話,新探測器還能在圍繞歐羅巴執行的同時,捕獲到這些噴射羽流中的分子,這樣就更有機率確定這些分子的構成。
從2024年發射後,大約需要5年的時間,探測器才會到達木星,這個速度比之前要快得多。探測器在探測過程中,會被安排50次左右從歐羅巴上飛越,然後從各個角度來觀察這顆衛星,最終建立歐羅巴表面的3D地形模型。因為歐羅巴與地球相距甚遠,如果在上面發現生命體,那麼它將與地球生命的起源完全不同,這或許為我們今後在宇宙更遠的區域開展生命探測,積累更多寶貴的經驗。