自从旅行者1号和2号探测器飞越木星系统以来,木星的冰卫星欧罗巴(木卫二)一直是科学界关注的焦点。基于多条证据链——包括其“混乱地形”、感应磁场以及表面喷流——科学家们判断,欧罗巴内部深处存在一片海洋。更重要的是,有强有力的证据表明,在其核幔边界处存在热液活动(这得益于其核心的潮汐弯曲效应)。这暗示欧罗巴的内部海洋可能支持生命存在。
目前,两个探测器正飞往欧罗巴,计划从轨道上探索其表面,并判断这片海洋是否孕育生命——它们分别是欧洲空间局的“木星冰卫星探测器”(JUICE)和NASA的“欧罗巴快船”(Europa Clipper)。如果这些任务发现了潜在的生物特征证据,科学家希望派遣后续任务(如欧罗巴着陆器和“更深进入、更深理解”潜水器)去探索其冰层表面与内部。
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然而,由罗格斯大学科学家Lujendra Ojha领导的一项新研究表明,抵达这片海洋可能比此前认为的更加困难。Ojha是罗格斯艺术与科学学院的副教授,他的合作者包括约翰斯·霍普金斯大学助理研究科学家Ankit Barik,以及达特茅斯学院塞耶工程学院的 planetary scientist Jacob Buffo。这项研究近期发表于《自然·天文学》(Nature Astronomy)。
为了抵达欧罗巴的内部海洋,最有前景的方案之一是利用表层冰中的裂缝,进入冰层内可能存在的储水构造。如果这类储水构造确实存在,未来任务将更容易探测或采集到下方海洋的样本。为验证这一理论,Ojha及其同事使用了数值模拟,评估冰壳中裂缝的闭合速度以及水在其中的迁移方式。结果显示,欧罗巴冰壳深处的裂缝可能会在压力作用下迅速闭合,导致连通内部海洋的通道远比预期的短暂和狭窄。这意味着,即便未来着陆器能够钻穿表层冰,也难以通过天然裂缝抵达深层海洋,任务团队可能需要开发更先进的热钻或化学钻探技术。
这项发现对欧罗巴着陆器任务设计具有直接意义,也提醒科学家重新评估冰壳内储水构造的普遍性。尽管挑战增加,研究者仍强调欧罗巴的探索价值极高,未来的任务仍有望通过改进技术手段,回答这颗冰卫星是否拥有适合生命的环境。
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