木卫二：地球以外最有可能存在生命的星球

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木星卫星总共有79颗，其中木卫一、木卫二、木卫三、木卫四是意大利天文学家伽利略在1610年用自制的望远镜发现的，这四个卫星后被称为“伽利略卫星”。木卫二是木星的第六颗已知卫星，木星的第四大卫星，在伽利略发现的卫星中离木星第二近。

木卫一、木卫二、木卫三、木卫四，是木星4颗最大的卫星，也被称为“伽利略卫星”，它们与木星的距离没有按照比例

“木卫二”

木卫二是一个温和的世界，表面被冰层覆盖，底层是一片海洋。它比地球的卫星月球稍微小一点，直径3100公里，是太阳系天体系统中的第六大卫星和第十五大天体。木卫二还有一个十分动听的名字，叫“欧罗巴”（Europa）。据说欧罗巴在希腊神话中是腓尼基的公主，美丽动人，艳压群芳，深得众神之王宙斯的宠爱。木卫二是一个神秘的星球，成为科学家心中搜寻地外生命的“最爱”。

木卫二与木卫一主要由硅酸盐岩石组成，与类地行星相似。由于其存在内部能量源，冰下深处或拥有液态水世界，该天体表面非常“光滑”，撞击坑数量较少，这说明星球的地质构造比较活跃。NASA认为，地球海洋孕育了生命，而与地球有类似环境的木卫二是最有可能孕育外星生命的星球之一，将其作为在太阳系内寻找地球之外生命的“高度优先调查目标”。

由于存在内部能量源，冰下深处或拥有液态水世界，木卫二表面非常“光滑”

“伽利略”号木星探测器1989年从“亚特兰蒂斯”号航天飞机上发射，是NASA第一个直接专用探测木星的航天器。“伽利略”号1995年—2003年一直在围绕木星的轨道飞行，绕木星飞行了34圈，观测结果大大增进了人们对木星和4颗“伽利略卫星”的了解。1997年，探测器首次发现，木卫二的表面被一个厚厚的冰壳覆盖，厚度可能超过20公里。而巨大的冰壳之下很可能存在一个全球性海洋，深度可能高达80公里，这比地球上已知海洋的最深处马里亚纳海沟（最深处约11公里）还要深。从“伽利略”号发回的数据表明木卫二有内部分层结构，并可能有一个小型金属内核。

人类航天器和哈勃望远镜的观察揭示出木卫二有着极为稀薄的大气层，大气成分以氧气、二氧化碳、甲烷为主，氧气通常被认为来自于大气中被阳光分解的水分子。随后发现木卫二表面会喷发一种神秘的羽流，但是对于喷发物的性质和成分，一直无法弄清楚。尽管大多数科学家倾向于认为其很可能是它地下的水，但是没有直接的证据支持该结论。

首次确认木卫二大气中存在水

2019年11月18日，美国研究人员在英国《自然天文学》杂志（Nature Astronomy）上发表的一篇论文称，他们首次在木卫二直接探测到了一个羽流喷出的水蒸气，为木卫二冰面数英里之下可能存在海洋提供了证据。

首席研究员和NASA行星科学家卢卡斯·帕加尼尼对媒体表示：“科学家在整个太阳系内发现了生命必需的两大要素：化学元素（碳、氢、氧、氮、磷、硫）和能源，但第三大要素液态水一直求之不得。虽然此次研究中，我们还没有直接在木卫二上探测到液态水，但已经找到了第二好的东西：蒸汽形式的水。我们认为，木卫二水汽的释放水平比先前估计的要低，只有罕见的局部性强活动事件。多年来，科学家们一直怀疑木卫二的表面上有水，现在的观察结果有力地支持了这个怀疑。”

有多种证据表明木卫二上存在羽流，包括最新研究结果以及哈勃望远镜探测到的氢和氧原子（可能由于水分子被辐射分解而来）等。科学家也越来越确信，木卫二上的羽流并不那么频繁地出现，与从土卫二南极持续不断飘出的羽流截然不同，后者由100多个持续不断的强大间歇泉产生。科学家此前一直推测木卫二冰面下的液态水会以间歇泉的方式喷发，但由于现有探测器的探测能力有限，地面望远镜又会受到地球大气中水分子的干扰，一直以来很难在木卫二的大气中找到水。

为了最大程度减少这种干扰，帕加尼尼研究团队建立了一套复杂的数学和计算机模型，用以模拟地球大气条件，从而将地球上的水分子从木卫二的观测数据中剔除出去。2016年2月至2017年5月，他们利用位于美国夏威夷的WM凯克天文台的一台光谱仪(可检测行星大气中化学组分吸收或辐射红外光的情况)，对木卫二进行了17次夜间观测，并于2016年4月26日晚，发现了以强烈红外光形式出现的水蒸气信号。“研究团队虽然只发现了一次水汽喷流，但检测到释放的水量（每秒5202磅或每秒2360千克）足以装满一个奥运会标准游泳池。”NASA表示，“这听起来已经很多了，但这也只是从地球上观测到的情况。”

对天体生物学家来说，土卫二和木卫二喷出的羽流非常重要，因为它们将潜在宜居环境的“免费样品”喷射到太空中，机器人或许可抓捕到它们，获取更多关键信息。科学家认为，这项研究为木卫二冰面数英里之下可能存在海洋提供了证据，这些水分子的另一个可能来源是木卫二浅表下的融冰水库。发现木卫二上喷射出水汽是一个令人兴奋的消息，再次坚定了科学家对于木卫二上可能存在某种形式外星生命的判断。人类身体的70%都是水，水是孕育生命的载体，如今在木卫二上发现了水，那是不是说明木卫二上有很大可能会存在生命呢？

那么木卫二大气层中的水气是从哪里来的呢？分析认为有两种可能，一种是木卫二表面冰层的水气蒸发现象，另一种是木卫二表层冰层缝隙中喷出的水汽喷泉导致的。木卫二表层冰层的部分地方有裂缝，冰层的本身压力以及内部气体增多和温度变化等都会导致木卫二的表层发生喷泉现象，和地球上的地热喷泉以及火山喷发现象类似，只是由于木卫二本身引力较小，使得这些喷泉可以喷到非常高的高度，通常可以超过200公里，是珠穆朗玛峰高度的20多倍。而在我们地球上，地热喷泉和火山熔岩（不是火山灰）喷出的高度一般都很难超过100米。可以想象，大量的水分子弥散于空气中，当然会增加空气中的水汽含量，由于木卫二的表层温度非常寒冷，这些水汽会结成冰晶，以冰晶或雪花的方式降到木卫二的表层，因此木卫二的表面环境看着就像是茫茫雪原一样。

研究团队强调，如果木卫二上的羽流确实存在，它可能与从土卫二南极地区飘出的、已获证实的羽流大相径庭。土卫二的羽流由强大的间歇泉产生，这些间歇泉不断将来自土星卫星地下海洋的物质抛射到太空中。而木卫二的物质可能来自其海洋，也可能来自这颗卫星冰壳内的液态水湖。

此外，科学家们认为，木卫二的海洋会与这颗卫星的岩心“亲密接触”，因此有可能引发各种有趣而复杂的化学反应。如此一来，木卫二被广泛认为是太阳系内“庇护”外星生命的最佳选择之一，是我们未来星际航行的充满希望的基地。因为上面有水，而且很可能曾经有液态水甚至海洋。现在又显示它拥有活跃的“喷泉”——地球生命起源就有赖于这类动力结构。如果我们能搞清楚木卫二的水文地理和资源分布，下一步就可以派遣机器人远征勘察，看看它是不是合适的落脚点。

探寻木卫二生命的蛛丝马迹

NASA正在设计“欧罗巴快帆”和“欧罗巴着陆器”，以进一步揭示笼罩着木卫二的神秘面纱， 研究这颗冰冷卫星的地下海洋以及生命在此繁衍生息的潜力，破解人类在茫茫宇宙中是否是一个孤独的存在这个千古谜题。根据计划，“欧罗巴快帆”将在2023年发射，国会要求使用强大的太空发射系统（SLS）巨型火箭来完成发射任务，这将使探测器可以直接飞往木星并在飞行2.4年后到达那里。SLS经历了多次延迟，成本也不断上涨，目前仍在开发中。椐NASA监察长办公室（OIG）披露，最先研制出的SLS将用于其“阿尔忒弥斯”（Artemis）月球探测计划，供“欧罗巴快帆”使用的SLS火箭至少要等到2025年才能准备就绪。为此OIG建议国会应该允许NASA使用商业公司研制的火箭来完成发射任务，这些火箭的功能不如SLS的那么强大，因此如果“欧罗巴快帆”借助这些商业火箭升空，那么将借助“引力辅助”技术，总飞行时间预计需要6年。“欧罗巴着陆器” 将于2025年发射，在木卫二着陆，钻入冰层下面看不见的水进行采样，以更好地调查生命出现于这颗卫星上的可能性。如果有生命正在木卫二上黑暗、寒冷的海洋中畅游，那么“欧罗巴着陆器”或许能将其逮个正着，有望给人类带来更多惊喜。

据悉，“欧罗巴快帆”由太阳能供电，总成本约40亿美元，将围绕木卫二运行至少3.5年，距离其表面仅25公里的范围掠过40次，收集有关该卫星的地质、组成和隐藏的内部海洋的重要信息，并且评估其宜居性。飞船搭载的9款仪器将会对木卫二表面和地表以下可能存在的海洋进行探测，以期了解其深度和成分。这些仪器包括一个磁力计和一个雷达设备，科学家可借助它们详细描述木卫二的海洋和冰壳的情况。此外，还有一款功能强大的相机，其将以0.5米/像素的分辨率拍摄照片，比“伽利略”号探测器拍摄的木卫二迄今最佳照片要清晰10倍。而质谱仪会确定样品中离子（带电的原子和分子）的质量，帮助科学家识别是什么离子。“欧罗巴快帆”拍摄的照片除了可以揭露木卫二的一些特征外，也将为科学家进一步探索木卫二铺平道路。

在数十次飞掠木卫二的过程中，探测器可能会穿越其中一个或多个羽流，近距离观测和分析这些喷发物的具体成分，以描绘木卫二及其海洋的特征，并寻找可供未来搜寻生命的着陆器降落的地点。研究团队希望，收集的样品来自这颗冰冷卫星稀疏的大气和来自表面飘出的水蒸气和其他物质的羽流。科学家已多次发现这种羽流的证据，但它们的存在尚未得到证实。

“在任务执行初期，我们将搜索羽流并试图理解它们是否真的存在，厘清它们在哪里？它们是偶然出现的还是一直很活跃？”帕帕拉多指出，“也许航天器会偶然穿越羽流，或者我们能略微调整航天器的轨道以使其穿越羽流。如果我们做到这一点，那么，质谱仪和灰尘检测仪将能对这些羽流进行详细采样，以寻找有机材料并了解木卫二内部的详细化学结构。”

来源：太空梦想