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来源:工人日报

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美欧协商最新探测计划:将探测木卫二海洋
发布时间: 2021-03-08 14:38:04  |  来源: 新浪科技  |  作者: 晨风  |  责任编辑: 刘紫玄

美国和欧洲方面近日公布了双方航天机构未来联合开展木卫二探测的一项计划。该计划被称作“联合欧罗巴任务”。该项目主要涉及三大方面:发射一个着陆器登陆木卫二表面开焊为期35天的考察;一个轨道器围绕木卫二轨道开展气体成分探测和对地观测;最终阶段,轨道器将撞击木卫二表面,途中继续开展探测工作

在3月10日美国发布的图像中可以看到木卫二表面到处遍布大量的冰面裂谷系统。很多专家相信在木卫二的冰层之下是一个巨大的全球性海洋,受到木星引潮力的影响,在这个海洋底部可能存在适合生命生存的宜居环境

新浪科技讯北京时间4月29日消息,据国外媒体报道,美国宇航局(NASA)和欧洲空间局(ESA)正共同策划一项木卫二生命探测的计划。

该计划名为“联合欧罗巴任务”(Joint Europa Mission),于4月24日首次在奥地利首都维也纳举行的欧洲地球科学联盟会议上对外发布。根据发布的相关情况,这一计划将分为三大部分:一艘着陆器,预计将在木卫二地表工作35天左右,搜寻生命存在的迹象;一艘轨道器,已经工作大约3个月,目的是获取木卫二附近空间的气体成分,最终将撞击木卫二并在此过程中进行各种研究。

科学家们希望这一探测计划能够在2020年中期发射升空,研究人员提出的任务探测目标是:“理解作为木星系统一部分的木卫二复杂系统,考察其宜居性以及潜在的生物圈情况,并在其地表,地下和附近空间搜寻生命。”

法国天体物理与行星科学研究中心的米歇尔·布兰科(Michel Blanc)对媒体表示:“这个项目的核心就在于,如果我们认为去木卫二搜寻生命是重要的,那么这就应当是一个国际性的合作项目。最终的目标是抵达木卫二地表并搜寻那里的生命线索。”

地外生命的应许之地

艺术示意图:木卫二上的水汽喷泉,大量水汽从下方的海洋中喷薄而出,这里距离太阳有8亿公里

  艺术示意图:正在木卫二表面工作的着陆器

研究人员们指出,木卫二是我们在太阳系以内找到地外生命的最佳候选目的地之一。科学家们认为这颗体积巨大的卫星的内部拥有一个铁核,其外层是岩石地幔,再外侧则是咸水覆盖的海洋。

但是与地球不同的是,这个全球性的海洋非常巨大,覆盖整个星球表面,并且由于距离太阳非常遥远,这个海洋的表面覆盖着一层巨厚的冰层。估算显示这个海洋的深度大致在80~170公里左右,其中含有的水量甚至要比整个地球上全部的水体加在一起还要多。

很多专家相信,由于受到木星引潮力的作用,这个巨大的木卫二海洋内部可能存在热源,从而出现适宜生命生存的宜居环境。

而这个巨大海洋表面的冰层上存在着巨大的裂隙区域,从太空中能够非常清晰地看到这些深色的巨大裂隙,通过这些裂隙我们能够深入抵达木卫二冰盖下方的海洋。研究人员们指出:“在行星科学界有一项基本共识,那就是木卫二或许是太阳系内部距离最近,也是最具潜力的搜寻地外生命的场所。”

科学家们在论文中写道:“美国伽利略卫星发现木卫二冰层下的巨型海洋与其下方的硅酸盐海底之间存在直接接触,而这将产生对于生命现象至关重要的某些化学反应。加上很多观测数据都显示木卫二的表面冰层是处于活跃状态的,很多地方都具有穿透和沟通外部和冰层下海洋的条件,因此可以认为很多的化学物质都是可以从中透过的,其中包括一些原始生命产生所必须的化学成分并触发某些能够为生命诞生提供能量的化学反应。所有这一切都为木卫二作为一个潜在的宜居星球提供了极高的可期待性,因此在这样一个阶段,谋划前往这颗星球开展探测的计划恰逢其时。”

美欧木卫二探测计划

  示意图:正在围绕木卫二运行的轨道器

木卫二是距离木星第六近的卫星,也是太阳系中最令人感兴趣的天体之一,因为它的很多方面的性质让科学家们认为这里有可能存在着适宜生命生存的环境

按照目前的规划,着陆器部分将由美国宇航局负责研制,而整个计划中的其余部分则将由两大航天机构合作完成研制工作。美国宇航局喷气推进实验室(JPL)太阳系探测部门主管雅各布·扎伊尔(Jakob van Zyl)表示:“我们提议欧空局与美国宇航局开展合作,引领对这颗星球的探测工作,共同开展一项雄心勃勃的联合探测计划。”他说:“目前双方都有着强烈的合作意向。现在只待双方的政府下拨项目经费。”

研究人员们坚信,这次探测任务将帮助人们搜寻地球之外生命存在的线索。雅各布表示:“我们希望能够对木卫二环境下的各种生命指纹线索进行全面查证,包括其地面,浅地表和附近空间。与此同时我们也将尝试回答一个更加广泛的问题:在一个特定的潜在宜居环境中,生命是如何产生的?在一个拥有宜居环境的行星或卫星,或者两者所组成的系统之中,是什么样的演化机制最终触发了生命的诞生和演化?”

美国宇航局方面此前就已经构思了一个前往木卫二的探测计划,官方的名称叫做“欧罗巴快船”(Europa Clipper)。但按照该计划的设想,这将是一艘轨道器,并不会在木卫二表面着陆。而欧空局方面也正在策划一项飞往另外一颗木星卫星——木卫三的探测计划。按照此前公布的计划,美国方面的木卫二探测器计划在2022年左右发射升空,而着陆探测计划在随后数年间实施。在近期在美国休斯敦举行的第48届月球与行星科学会议(LPSC)上,美国宇航局方面介绍了相关计划方案。

罗伯特·帕帕拉多博士(Dr Robert Pappalardo)是参与美国宇航局喷气推进实验室(JPL)“欧罗巴快船”计划的项目科学家。他说:“我们的确正打算前往木卫二并对其潜在的宜居环境进行考察,评估那里存在的生命所需条件:水以及其他生命诞生所需要的化学物质成分。”他说:“我们将尝试理解那里的海洋和冰层性质,这颗星球的地质学情况,并评估木卫二目前的活动状况。”

“快船”探测器将搭载9台不同的科学载荷,对这颗遥远的冰冻星球的表面和海洋进行详尽探测。

这些高技术载荷中包括一台能够拍摄木卫二地表高清影像的相机以及一台能够获取木卫二表面成分信息的光谱仪。另外探测器还将携带一台穿地雷达,对这颗卫星的地下结构进行探测。探测器携带的磁强计则将对卫星的磁场性质和地下海洋情况进行探测。

功能强大的探测器

科学家们认为由于木星引潮力作用,在木卫二的深海中可能存在海底热泉区。在地球上,类似的海底热泉地区是生命繁盛之地

通过上世纪90年代美国伽利略号探测器的考察,我们发现木卫二是一个拥有复杂地质活动的星球。但是这些地质特征具体是如何形成的?它们究竟代表了什么?我们到现在都没有完全弄清

木卫二体型巨大,只比地球的卫星月球的直径稍小一些。其围绕木星的公转周期大约是3.5个地球日,并且已经与木星处于潮汐锁定状态,就和月球-地球之间的关系一样,意思是木卫二永远会以同一面面朝木星。科学家们认为这颗卫星拥有铁核,一个岩石成分的地幔以及由盐水组成的巨大的全球性海洋,这个海洋的表面被一层巨厚的冰层覆盖。

英国伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室的行星科学家安德鲁·科茨教授(Andrew Coates)表示:“从先前的探测任务中我们了解到这颗星球的地下存在液态水海洋,尤其是在1990年代由美国伽利略号探测器磁强计所进行的测量,这些都让这颗星球成为考察太阳系地球之外宜居性质的最佳候选目的地之一。”

另外,同样是借助美国伽利略号飞船以及后续卡西尼飞船的探测结果,我们了解到木星的这些卫星存在着一种特殊的性质。“快船”项目科学家,美国宇航局华盛顿总部的科特·尼柏尔博士(Dr Curt Niebur)表示:“在过去的十年或更长一段时间里,我们所获得的最令人兴奋,也是最为重大的一项发现便是,你可以不必钻穿冰层就有机会抵达其下方的海洋。”

土星的一颗卫星——土卫二的冰层之下也有一个巨大的全球性海洋,观测发现其南极地区存在巨大的裂隙,这些裂隙中正喷出来自下方冰下海洋的水汽。

但尼柏尔博士仍然相信,相比土卫二,木卫二有它自己的不寻常之处,木卫二要比土卫二大得多,而这意味着各方面条件的改善:更多的地质活动,更多的水,更大的空间,更多热量,更多能够触发生命诞生进程的化学物质以及整体星球环境的稳定性。

木卫二的轨道性质会使其深深的扎入木星磁场内部,这将让大量受到木星引力场加速的粒子不断轰击木卫二冰层的表面。

这样的结果是促进在木卫二冰层表面上化学反应的进行,这一过程会制造出大量的氧化剂。在地球上,这样的氧化剂会与还原剂之间发生反应,从而为生命活动提供能量来源。任何生命要想在木卫二上产生,这些氧化剂都必须与其下方的海洋之间发生联系才可以。

的确,这样的机制在这颗星球上是恰好存在的:木卫二上存在强烈的对流运动,冷海水下沉,而暖海水上升,这会将表面的部分冰层物质带向深海。在那里,这些在地表产生的氧化剂将有机会与深海中的还原剂相遇并发生化学反应,从而能够为深海中潜在存在的生命提供所需能量。

帕帕拉多博士表示:“你知道,你需要电池的两极。而现在,我们有了电池的两极。”(晨风)

 

文章来源: 新浪科技
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