木(mu)衛(wei)二Europa(英語(yu)發(fa)(fa)音(yin)"yoo Roh puh"),在1610年被伽利(li)略發(fa)(fa)現,是(shi)(shi)木(mu)星(xing)(xing)的(de)(de)第(di)(di)(di)六(liu)顆已(yi)知衛(wei)星(xing)(xing),是(shi)(shi)木(mu)星(xing)(xing)的(de)(de)第(di)(di)(di)四大(da)衛(wei)星(xing)(xing),在伽利(li)略發(fa)(fa)現的(de)(de)衛(wei)星(xing)(xing)中(zhong)離木(mu)星(xing)(xing)第(di)(di)(di)二近。木(mu)衛(wei)二比地球(qiu)的(de)(de)衛(wei)星(xing)(xing)月球(qiu)稍微(wei)小一點,直徑達到3100公里,是(shi)(shi)太陽系(xi)天體(ti)系(xi)統中(zhong)的(de)(de)第(di)(di)(di)六(liu)大(da)衛(wei)星(xing)(xing)和第(di)(di)(di)十(shi)五大(da)天體(ti)。哈勃望遠鏡的(de)(de)觀察揭示出木(mu)衛(wei)二有一個含(han)氧(yang)的(de)(de)稀(xi)薄大(da)氣(1e-11巴(ba))。
太陽系中大(da)(da)約165顆(ke)衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)里只(zhi)知道(dao)有7顆(ke)衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(木(mu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)一、木(mu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)二、木(mu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)三、木(mu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)四、土衛(wei)(wei)(wei)(wei)二、土衛(wei)(wei)(wei)(wei)六和海衛(wei)(wei)(wei)(wei)一)擁有大(da)(da)氣(qi)層。不像(xiang)地(di)球的(de)(de)大(da)(da)氣(qi)中的(de)(de)氧,木(mu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)二的(de)(de)氧并不是(shi)生(sheng)物形成(cheng)的(de)(de)。它(ta)最可能(neng)是(shi)由于太陽光中的(de)(de)電荷粒子撞擊(ji)木(mu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)二的(de)(de)冰質表面而(er)產生(sheng)水蒸氣(qi),然后分成(cheng)氫氣(qi)和氧氣(qi)。氫氣(qi)脫離(li),留(liu)下了氧氣(qi)。
木(mu)衛二與(yu)木(mu)衛一(yi)的(de)組成與(yu)類地行(xing)星相似:主要由硅酸鹽巖石組成。但是與(yu)木(mu)衛一(yi)不同(tong),木(mu)衛二其(qi)外層分(fen)布著厚度達100公里的(de)冰(bing)層,由于其(qi)存在內(nei)部能量(liang)源,冰(bing)下深處或擁有液態(tai)水(shui)世界(jie),該(gai)天(tian)體表面非常“光滑”,撞擊坑數量(liang)較(jiao)少,這說明“歐羅(luo)巴”星球的(de)地質構造比較(jiao)活躍(yue),從伽利(li)略號發回的(de)數據表明木(mu)衛二有內(nei)部分(fen)層結構,并可能有一(yi)個小型金屬內(nei)核。
2013年12月11日(ri),美(mei)國NASA宣(xuan)布(bu),木衛(wei)二(er)表面發現黏土質礦物(wu)或可育(yu)成新(xin)生命(ming)。木衛(wei)二(er)表面布(bu)滿了冰(bing)層(ceng),冰(bing)層(ceng)溫度在(zai)零下26度左右冰(bing)層(ceng)下有(you)海(hai)(hai)洋,比地球最深的(de)海(hai)(hai)洋還要(yao)深96公(gong)里。
2016年9月26日消息,美(mei)國宇(yu)航局(ju)專家杰夫·尤德稱,木衛二的地下海洋被認為是太(tai)陽系中(zhong)最有(you)希望(wang)存有(you)生命的地方。
木衛(wei)二由伽利(li)略和馬里烏(wu)斯(si)(Marius,Simon)于1610年(nian)發現,伽利(li)略號還發現了一(yi)些(xie)木衛(wei)二擁有微弱磁場的(de)(de)證據(相(xiang)當于木衛(wei)三(san)的(de)(de)四分之一(yi))。
木衛(wei)二(Europa):希臘神話中腓尼基(Phoenicia)公主歐(ou)羅巴(Europa),阿革諾耳(Agenor)的女兒。大神宙斯(si)(Zeus)化作一頭白(bai)色的公牛將其劫至克(ke)里特(te)島(Crete),并(bing)與她生下了(le)三個兒子:彌諾斯(si)(Minos)、拉達曼(man)堤斯(si)(Rhadamanthys)和薩(sa)耳佩冬(Sarpedon)。
歐(ou)羅巴(ba)是希臘神(shen)話(hua)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)一(yi)位美(mei)(mei)麗的(de)(de)腓尼基公主,其他三(san)顆(ke)伽利(li)略(lve)衛(wei)星也被馬里烏斯以希臘神(shen)話(hua)人(ren)(ren)物分別命名為伊(yi)奧(Io,木衛(wei)一(yi))、蓋尼米德(Ganymede,木衛(wei)三(san))和(he)卡利(li)斯托(Callisto,木衛(wei)四),這(zhe)四個人(ren)(ren)物皆以俊美(mei)(mei)著稱(cheng)。但是在20世紀中(zhong)(zhong)(zhong)葉以前(qian),相當(dang)長的(de)(de)一(yi)段時期內(nei),這(zhe)一(yi)套命名并未被天文(wen)學家所認可(ke)。早(zao)期的(de)(de)文(wen)獻(xian)中(zhong)(zhong)(zhong)多以位置編(bian)號將“歐(ou)羅巴(ba)”稱(cheng)作“木衛(wei)二”。1892年(nian)發(fa)現了(le)木衛(wei)五,比之(zhi)前(qian)已知(zhi)的(de)(de)所有(you)木星衛(wei)星都更靠內(nei)。1979年(nian)旅行者號探測器又發(fa)現了(le)三(san)顆(ke)內(nei)側(ce)衛(wei)星,至此,“歐(ou)羅巴(ba)”的(de)(de)位置排到(dao)了(le)第六。盡管如此,編(bian)號名仍然承(cheng)襲下來(lai),并偶有(you)使(shi)用中(zhong)(zhong)(zhong)文(wen)因(yin)對音等(deng)問題,亦通行以“木衛(wei)二”指稱(cheng)“Europa”。
木衛二與木衛一的組成與類地行星相似:主要由硅酸鹽巖石組成。但是(shi)與木(mu)(mu)衛(wei)一(yi)不(bu)同,木(mu)(mu)衛(wei)二(er)(er)有(you)(you)一(yi)個(ge)薄薄的(de)(de)冰外殼。從伽利略號(hao)發回的(de)(de)數(shu)據(ju)表明木(mu)(mu)衛(wei)二(er)(er)有(you)(you)內部分層結(jie)構,并可能有(you)(you)一(yi)個(ge)小型金屬(shu)內核。但是(shi)木(mu)(mu)衛(wei)二(er)(er)的(de)(de)表面不(bu)像一(yi)個(ge)內層太(tai)陽系的(de)(de)東西,它極度的(de)(de)光(guang)滑:只(zhi)能看(kan)到極少的(de)(de)數(shu)百(bai)米高的(de)(de)地形。凸(tu)出的(de)(de)記號(hao)看(kan)來只(zhi)是(shi)反照率特(te)性或(huo)是(shi)一(yi)些不(bu)大的(de)(de)起伏。
木衛二的表面照片與地球海洋上的冰的照片相似。這可能是(shi)因(yin)為木衛二表面的(de)冰(bing)以下有(you)(you)一(yi)(yi)層(ceng)液(ye)(ye)態(tai)的(de)水,或許有(you)(you)50千(qian)米深,由引潮力帶來的(de)熱量保持液(ye)(ye)態(tai)。若(ruo)假設(she)成(cheng)立,這(zhe)將是(shi)除地(di)(di)球之外,太陽系中(zhong)唯(wei)一(yi)(yi)一(yi)(yi)個有(you)(you)大量的(de)液(ye)(ye)態(tai)水存在的(de)地(di)(di)方(fang)。
木衛二最醒目的外觀是(shi)遍布全球的一(yi)串串十字條(tiao)紋。較大的一(yi)個向外擴(kuo)散到淡色物(wu)質地(di)帶,長近20千米。最近的有(you)關它(ta)們的起源理(li)論是(shi):它(ta)們由一(yi)連串火山噴出物(wu)或噴泉產生。
來自伽利略號兩(liang)次接近木衛(wei)二(er)(er)(er)發回的(de)圖(tu)片看來驗證了早期的(de)理論:木衛(wei)二(er)(er)(er)上的(de)環(huan)(huan)形(xing)山很少,只發現三個(ge)直(zhi)徑大于(yu)5千米的(de)環(huan)(huan)形(xing)山。這表(biao)(biao)明它(ta)有一(yi)(yi)個(ge)年(nian)輕(qing)又活躍(yue)的(de)表(biao)(biao)面。然而(er),旅行者(zhe)號做(zuo)了一(yi)(yi)小部分(fen)的(de)表(biao)(biao)面高清晰度地圖(tu),木衛(wei)二(er)(er)(er)的(de)表(biao)(biao)面精確(que)年(nian)齡(ling)是(shi)一(yi)(yi)個(ge)懸(xuan)而(er)未決問題。但一(yi)(yi)些(xie)活動(dong)很顯然正(zheng)在發生(sheng),有些(xie)區域看來很像春天(tian)到(dao)來時兩(liang)極海(hai)洋(yang)處冰(bing)塊融化的(de)情景。木衛(wei)二(er)(er)(er)表(biao)(biao)面和內部的(de)確(que)切性質還(huan)不(bu)很清楚,但有一(yi)(yi)個(ge)表(biao)(biao)面“海(hai)洋(yang)”的(de)確(que)切證據。
木(mu)衛二是(shi)太陽(yang)系(xi)中另一(yi)顆與(yu)眾(zhong)不(bu)同的(de)衛星。木(mu)衛二是(shi)太陽(yang)系(xi)中最明(ming)(ming)亮的(de)一(yi)顆衛星,它之所以(yi)顯得如此明(ming)(ming)亮是(shi)由于(yu)它表面(mian)有一(yi)層厚厚的(de)冰殼(ke)(ke),這(zhe)層冰殼(ke)(ke)上布滿了(le)隕石撞擊(ji)坑和縱橫交錯的(de)條紋。木(mu)衛二的(de)內部很可(ke)(ke)能是(shi)非常活躍(yue)的(de),在冰殼(ke)(ke)下面(mian)很可(ke)(ke)能隱藏了(le)一(yi)個太陽(yang)系(xi)中最大的(de)液態水海洋(yang),這(zhe)個海洋(yang)中極有可(ke)(ke)能存在著生命。
1994年,哈勃(bo)空間(jian)望遠鏡的(de)(de)(de)Goddard高解釋度(du)光譜儀觀測(ce)到,木(mu)衛(wei)(wei)二的(de)(de)(de)表面包(bao)裹著一層主要由氧構成的(de)(de)(de)極其稀薄的(de)(de)(de)大(da)氣(1地(di)表氣壓約1微帕)。在(zai)已知(zhi)的(de)(de)(de)太陽(yang)系的(de)(de)(de)所(suo)有(you)衛(wei)(wei)星當中只有(you)七顆具有(you)大(da)氣層(其他六星為木(mu)衛(wei)(wei)一、木(mu)衛(wei)(wei)四、土衛(wei)(wei)二、木(mu)衛(wei)(wei)三、土衛(wei)(wei)六和(he)海衛(wei)(wei)一)與地(di)球不同(tong),木(mu)衛(wei)(wei)二大(da)氣中的(de)(de)(de)氧是非生物來(lai)源的(de)(de)(de)。很(hen)可(ke)能是帶電粒(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)撞擊和(he)陽(yang)光中的(de)(de)(de)紫外線線的(de)(de)(de)照射(she)使木(mu)衛(wei)(wei)二表面冰層中部分水分子(zi)(zi)(zi)分解成氧和(he)氫(qing),氫(qing)因(yin)原子(zi)(zi)(zi)量低(di)而逃逸,原子(zi)(zi)(zi)量相對較(jiao)高的(de)(de)(de)氧則被保(bao)留下來(lai)。
木(mu)(mu)衛(wei)二(er)與木(mu)(mu)星之間的(de)平均距離為(wei)(wei)670,900千米(mi),公(gong)轉(zhuan)(zhuan)一(yi)(yi)周(zhou)只須三(san)天半(ban)的(de)時(shi)間。它的(de)軌道十分接近正(zheng)圓(yuan),偏心(xin)率僅(jin)0.009。跟其他的(de)伽利略衛(wei)星一(yi)(yi)樣,木(mu)(mu)衛(wei)二(er)也(ye)被潮汐鎖定,因而有一(yi)(yi)個半(ban)球永遠朝(chao)向木(mu)(mu)星。由木(mu)(mu)星和其他衛(wei)星不同方向的(de)重力(li)牽引所轉(zhuan)(zhuan)化成(cheng)的(de)熱和能(neng)量(liang)為(wei)(wei)有可能(neng)發生的(de),冰層內(nei)部液化成(cheng)海洋,以(yi)及(ji)驅(qu)動(dong)表層下的(de)地質運動(dong)提供了必要的(de)條件。
木(mu)衛(wei)二(er)的(de)(de)主體構成(cheng)與類地(di)行(xing)星相(xiang)似(si),即主要由硅(gui)酸鹽(yan)巖石構成(cheng)。它的(de)(de)表面由水(shui)(shui)覆蓋(gai),據推測厚(hou)可達(da)上(shang)百千米(上(shang)層(ceng)為(wei)凍結的(de)(de)冰殼(ke),冰殼(ke)下是(shi)液態的(de)(de)海洋),1995到2003年期(qi)間環(huan)繞木(mu)星進行(xing)科學(xue)考查(cha)的(de)(de)伽利略號飛船所采集到的(de)(de)磁(ci)場數據表明,木(mu)衛(wei)二(er)在(zai)(zai)木(mu)星磁(ci)場的(de)(de)影響下自身(shen)能(neng)(neng)(neng)夠(gou)產生一個(ge)感應磁(ci)場,這一發(fa)現暗示著,其表層(ceng)內部很可能(neng)(neng)(neng)存在(zai)(zai)與咸水(shui)(shui)海洋相(xiang)似(si)的(de)(de)傳導(dao)層(ceng),木(mu)衛(wei)二(er)可能(neng)(neng)(neng)還有一個(ge)金屬(shu)性的(de)(de)鐵核。
木衛二的表面大體光滑,很少有超過幾百米的起伏,不過在某些(xie)地(di)區也(ye)可(ke)以觀(guan)測到接(jie)近一(yi)公里的(de)落差。木(mu)衛(wei)二(er)是太(tai)陽系中最光滑的(de)天體。它(ta)(ta)那些(xie)顯眼的(de)縱橫交錯的(de)紋路,也(ye)就是所謂的(de)返照特(te)色,是由(you)低淺的(de)地(di)形(xing)所造成。由(you)于撞擊(ji)坑非常少,木(mu)衛(wei)二(er)是返照率最高的(de)衛(wei)星(xing)之(zhi)一(yi)。這也(ye)暗示了它(ta)(ta)的(de)表(biao)面是相當“年(nian)(nian)輕”和“活躍”的(de);基于對(dui)木(mu)衛(wei)二(er)可(ke)能經(jing)受的(de)彗星(xing)撞擊(ji)頻度的(de)估算,它(ta)(ta)的(de)“表(biao)面”年(nian)(nian)齡大概在2千萬到1億八(ba)千萬年(nian)(nian)之(zhi)間。
木衛二表面最突出的特征就是那些張牙舞爪地布滿整個星球的暗色條紋。近距離觀測表明,條紋兩側的板塊有相向移動的現象。大一點的條紋橫向跨度可達20公里,可以觀察到這些寬條紋的深色部分和板塊外緣有模糊過渡。規則的紋路,以及寬條紋夾有淺色的細紋,這些形態很可能是由表層冰殼開裂較溫暖的下層物質暴露而引起的冰火山噴發或間歇泉所造成。這與在地球上的海脊有著相似的效果。據推想,大部分的裂痕是由木星所施加的強大(da)的(de)潮汐壓(ya)力所造成;由于木(mu)(mu)衛(wei)二(er)已被潮汐鎖(suo)定,它總是保持一(yi)個方(fang)(fang)向對(dui)著(zhu)木(mu)(mu)星,固(gu)定的(de)壓(ya)力模式應(ying)該可(ke)以形成特定的(de)可(ke)預測的(de)破例式樣。然而在木(mu)(mu)衛(wei)二(er)表面上只有(you)新(xin)近出現的(de)裂(lie)痕才(cai)符合預測的(de)式樣,其他的(de)裂(lie)痕可(ke)以向各個方(fang)(fang)向延伸(shen),年代越(yue)久遠的(de)就(jiu)越(yue)是如此(ci)。一(yi)個較(jiao)合邏輯的(de)解釋是,木(mu)(mu)衛(wei)二(er)其表層的(de)自轉(zhuan)速度要略(lve)快(kuai)于其內部(bu),冰面下的(de)海(hai)洋將外殼與更下層的(de)地(di)幔分隔開,冰殼在木(mu)(mu)星的(de)重力牽扯下被撕裂(lie)。對(dui)比(bi)旅行(xing)者號(hao)和伽利略(lve)號(hao)拍攝的(de)照(zhao)片可(ke)測算(suan)出,大(da)約每10,000年木(mu)(mu)衛(wei)二(er)的(de)外殼會比(bi)其內部(bu)多自轉(zhuan)一(yi)周。
木衛二另一個顯(xian)著(zhu)的(de)(de)(de)特征就是(shi)(shi)遍(bian)布四野的(de)(de)(de)或大或小或圓(yuan)或橢的(de)(de)(de)暗斑,拉(la)丁文(wen)作lenticulae,義為“雀斑”。這些暗斑有(you)的(de)(de)(de)突起(qi)如穹(qiong)有(you)的(de)(de)(de)凹(ao)陷如坑(keng)有(you)的(de)(de)(de)平坦如鏡(jing),也有(you)的(de)(de)(de)紋理紛糅粗糙。突起(qi)的(de)(de)(de)小丘(qiu)多頂部平整,顯(xian)見著(zhu)原(yuan)本是(shi)(shi)與周遭的(de)(de)(de)平原(yuan)一體,受推(tui)擠上抬而(er)形成(cheng)(cheng)。據(ju)推(tui)想(xiang),暗斑的(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)是(shi)(shi)下層(ceng)(ceng)溫度(du)較(jiao)高的(de)(de)(de)“暖冰”在透刺(ci)(diapir)作用(yong)下向(xiang)上涌升(sheng)而(er)穿透表(biao)(biao)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)“寒冰”所致,其運(yun)動機理與(地(di)(di)(di)球)地(di)(di)(di)殼(ke)(ke)內(nei)部的(de)(de)(de)熔巖窨(magma chamber)相(xiang)似。光滑的(de)(de)(de)暗斑是(shi)(shi)“暖冰”沖(chong)破表(biao)(biao)殼(ke)(ke)時有(you)融(rong)水滲出所造成(cheng)(cheng),那些粗糙雜錯(cuo)的(de)(de)(de)斑痕(又被稱作“混沌”(chaos)區(qu)域,如康納馬拉(la)混沌)是(shi)(shi)由大量細小的(de)(de)(de)表(biao)(biao)殼(ke)(ke)碎片鑲嵌在暗色的(de)(de)(de)圓(yuan)丘(qiu)中所構成(cheng)(cheng),就像(xiang)是(shi)(shi)極地(di)(di)(di)海(hai)洋(yang)中漂浮的(de)(de)(de)冰山(shan)(地(di)(di)(di)球)。
木衛二的表面溫度在赤道地區平均為110K(-163℃),兩極更(geng)低,只有50K(-223℃),所(suo)以(yi)表面(mian)的(de)水是(shi)永久凍結(jie)的(de)。但是(shi)潮汐力所(suo)提供(gong)的(de)熱(re)能(neng)可能(neng)會使(shi)表面(mian)冰層以(yi)下的(de)水保持液態(tai)。這個猜想最(zui)初由針對潮汐熱(re)的(de)一系列(lie)推測所(suo)引發(略(lve)為偏心的(de)軌道和(he)木衛(wei)二與其他伽利略(lve)衛(wei)星(xing)之間的(de)軌道共振所(suo)產生的(de)后果)。
據推測木(mu)衛(wei)二的地(di)形特(te)征(zheng)意(yi)味著冰下(xia)海(hai)洋(yang)的存(cun)(cun)在。有學(xue)者將木(mu)衛(wei)二表(biao)面(mian)極(ji)富特(te)色(se)的混(hun)亂地(di)帶解(jie)釋(shi)為(wei)下(xia)層海(hai)水(shui)滲出(chu)地(di)表(biao)而(er)造成。但是(shi)這一解(jie)釋(shi)爭(zheng)議(yi)極(ji)大(da),多數對木(mu)衛(wei)二進行研究的地(di)質(zhi)學(xue)家更傾向于支持一個被稱作“厚冰”模型的理論,他們認為(wei)即便存(cun)(cun)在這樣的海(hai)洋(yang),也幾乎不可能對表(biao)面(mian)造成直接的影響。對冰殼(ke)厚度的估算也存(cun)(cun)在相當大(da)的分歧,有認為(wei)是(shi)幾千米的,也有認為(wei)是(shi)數十千米的。
如果身處木星的(de)衛(wei)星木衛(wei)二,可(ke)以(yi)看到高達200千米的(de)壯觀噴泉。這(zhe)可(ke)能(neng)是木衛(wei)二冰凍表面下(xia)隱藏著一(yi)個(ge)巨大海洋(yang)的(de)最好證(zheng)據。美國(guo)和(he)德(de)國(guo)研究(jiu)人(ren)員2013年12月(yue)12日在(zai)《科學》雜志上報(bao)告說,他們(men)利(li)用哈勃太空望遠鏡于2012年11月(yue)和(he)12月(yue)以(yi)及1999年所(suo)拍攝(she)的(de)圖像,確定在(zai)木衛(wei)二南半球的(de)兩個(ge)不同區域有著過多(duo)的(de)氫和(he)氧,而解釋只有一(yi)個(ge),那就是這(zhe)些氫和(he)氧是從木衛(wei)二噴射出來(lai)的(de)水被電解而來(lai)。
木衛二上的噴泉間歇性地噴發,每次噴發時間約7小時。由于這種現象在木衛二(er)(er)距離木(mu)(mu)(mu)(mu)星(xing)最(zui)(zui)遠處出(chu)(chu)現(xian)(xian),在(zai)最(zui)(zui)接近木(mu)(mu)(mu)(mu)星(xing)時消失,研究人員推測,木(mu)(mu)(mu)(mu)星(xing)對(dui)木(mu)(mu)(mu)(mu)衛二(er)(er)的(de)(de)潮汐引力發揮了重要作(zuo)用(yong),它可能(neng)導(dao)致木(mu)(mu)(mu)(mu)衛二(er)(er)表(biao)面冰(bing)層在(zai)最(zui)(zui)遠點(dian)時出(chu)(chu)現(xian)(xian)裂縫(feng),而(er)噴(pen)泉(quan)就(jiu)從這些裂縫(feng)中噴(pen)射而(er)出(chu)(chu),當到達(da)木(mu)(mu)(mu)(mu)星(xing)近點(dian),這些裂縫(feng)則逐漸閉合。噴(pen)泉(quan)的(de)(de)出(chu)(chu)現(xian)(xian)說(shuo)明木(mu)(mu)(mu)(mu)衛二(er)(er)冰(bing)凍表(biao)層的(de)(de)部分區(qu)域可能(neng)很(hen)容易(yi)被內部的(de)(de)海洋(yang)“突(tu)破”,而(er)這對(dui)將(jiang)(jiang)來(lai)探索木(mu)(mu)(mu)(mu)衛二(er)(er)是否宜居具(ju)有重要意義。因為這種間歇性的(de)(de)噴(pen)泉(quan)會將(jiang)(jiang)木(mu)(mu)(mu)(mu)衛二(er)(er)表(biao)面和深層的(de)(de)物質噴(pen)向高空,將(jiang)(jiang)來(lai)研究木(mu)(mu)(mu)(mu)衛二(er)(er)成(cheng)分就(jiu)無需在(zai)冰(bing)層上鉆孔。
木(mu)衛(wei)(wei)二(er)上(shang)的(de)(de)噴(pen)泉可能類似于(yu)土(tu)(tu)星的(de)(de)衛(wei)(wei)星土(tu)(tu)衛(wei)(wei)二(er)上(shang)的(de)(de)噴(pen)泉,土(tu)(tu)衛(wei)(wei)二(er)上(shang)的(de)(de)噴(pen)泉是從非常狹窄的(de)(de)裂(lie)隙(xi)中(zhong)(zhong)逃逸出的(de)(de)高(gao)壓水汽排放(fang)所(suo)致。不過木(mu)衛(wei)(wei)二(er)上(shang)的(de)(de)重力比土(tu)(tu)衛(wei)(wei)二(er)大12倍(bei),因而(er)木(mu)衛(wei)(wei)二(er)的(de)(de)噴(pen)泉不會像(xiang)土(tu)(tu)衛(wei)(wei)二(er)那樣大部分逃逸到(dao)太(tai)空中(zhong)(zhong),而(er)是噴(pen)發到(dao)201千米的(de)(de)高(gao)度(du)時(shi)落(luo)回木(mu)衛(wei)(wei)二(er)表面。
長久以來,許多科(ke)學(xue)家認為木衛(wei)二(er)(er)是太陽系中除地(di)球外最(zui)有(you)可能(neng)存在生(sheng)命的星(xing)球,這是因為在木衛(wei)二(er)(er)表(biao)面冰層下隱藏著一個巨大海洋,而有(you)液態水就有(you)可能(neng)存在生(sheng)命。美國航(hang)天局(ju)2013年(nian)12月(yue)11日(ri)還宣布(bu),在木衛(wei)二(er)(er)表(biao)面首次發現(xian)了黏土型(xing)礦物,這意味著木衛(wei)二(er)(er)可能(neng)存在對形成生(sheng)命至關重要(yao)的有(you)機物。
木衛(wei)二表面為數(shu)不多的(de)幾個(ge)大(da)形的(de)撞擊(ji)坑就(jiu)(jiu)是支持“厚冰(bing)”模型的(de)最佳證據。最大(da)的(de)一個(ge)撞擊(ji)坑被(bei)(bei)若干同(tong)心圓圈(quan)所(suo)環(huan)繞,坑內(nei)被(bei)(bei)新鮮的(de)冰(bing)填充得相(xiang)當平整。以(yi)此(ci)為基(ji)礎(chu)再結合對潮(chao)汐(xi)力所(suo)生成的(de)熱能(neng)的(de)估(gu)算,所(suo)推測出冰(bing)殼厚度在(zai)10到30千米之間,這就(jiu)(jiu)意(yi)味(wei)著冰(bing)下的(de)海洋可能(neng)深達100千米。
伽利略號(hao)軌道飛行器還觀(guan)測(ce)到(dao),木(mu)衛二(er)(er)在通過木(mu)星巨(ju)大的(de)磁(ci)場時自身會產(chan)生一個強度呈(cheng)周期(qi)性變化的(de)弱(ruo)磁(ci)場(其強度與(yu)木(mu)衛四(si)接(jie)近,約為(wei)木(mu)衛三(san)磁(ci)場的(de)四(si)分之一)。有猜測(ce)認(ren)為(wei),冰下(xia)咸水海洋中的(de)極性離子是該磁(ci)場的(de)成(cheng)因。另有光譜分析的(de)證據表明,木(mu)衛二(er)(er)表面裂痕(hen)中微顯淡紅(hong)色(se)的(de)物(wu)質有可(ke)能是從冰下(xia)滲出的(de)海水揮發后沉積下(xia)來的(de)鹽(比如硫酸鎂),硫化氫也(ye)是這一現(xian)象的(de)一個合理的(de)解(jie)釋(shi)。但是,由于這兩種物(wu)質的(de)純(chun)凈物(wu)都是無(wu)色(se)或白色(se)的(de),別的(de)一些物(wu)質也(ye)被用于解(jie)釋(shi)淡紅(hong)色(se)的(de)成(cheng)因,比如含有硫磺的(de)混合物(wu)等。
木(mu)(mu)(mu)衛(wei)二的質(zhi)量太小,以(yi)至(zhi)于木(mu)(mu)(mu)星(xing)(xing)的其他衛(wei)星(xing)(xing)的引(yin)力嚴重影響到它。在木(mu)(mu)(mu)星(xing)(xing)和(he)木(mu)(mu)(mu)星(xing)(xing)其他衛(wei)星(xing)(xing)的引(yin)力牽引(yin)下,在木(mu)(mu)(mu)衛(wei)二上(shang)(shang)出現了潮(chao)汐摩擦力,使木(mu)(mu)(mu)衛(wei)二升溫(wen),從(cong)而(er)使冰和(he)液態水從(cong)木(mu)(mu)(mu)衛(wei)二表面噴發(fa)(fa),場面非常壯觀。就(jiu)像地球上(shang)(shang)的火(huo)山那樣,只不過,木(mu)(mu)(mu)衛(wei)二上(shang)(shang)的冰火(huo)山噴發(fa)(fa)的是冰和(he)液態水。
木(mu)(mu)(mu)(mu)(mu)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)第一(yi)(yi)顆衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)上有(you)(you)火山,而第二(er)顆衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)木(mu)(mu)(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)二(er)上卻有(you)(you)冰(bing)川,與木(mu)(mu)(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)一(yi)(yi)截然相反,這(zhe)使科學家(jia)們感到(dao)困惑(huo)不解。木(mu)(mu)(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)二(er)是(shi)一(yi)(yi)個寧靜的(de)(de)(de)世(shi)界。它的(de)(de)(de)地(di)(di)勢(shi)非常平坦,最高的(de)(de)(de)丘陵才50米。它的(de)(de)(de)表面覆蓋著一(yi)(yi)層(ceng)晶(jing)瑩剔透(tou)的(de)(de)(de)冰(bing)層(ceng)。科學家(jia)收(shou)到(dao)了(le)(le)宇宙探測器“旅行者”2號(hao)發回(hui)的(de)(de)(de)照(zhao)片,通過(guo)研究(jiu),推(tui)測木(mu)(mu)(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)二(er)有(you)(you)一(yi)(yi)個帶冰(bing)殼(ke)的(de)(de)(de)固體核(he)心(xin),而且在冰(bing)殼(ke)和核(he)心(xin)之間(jian),可能有(you)(you)一(yi)(yi)層(ceng)液態(tai)水。正(zheng)是(shi)這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)構造,形成了(le)(le)木(mu)(mu)(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)二(er)平坦的(de)(de)(de)地(di)(di)形,并(bing)使它承(cheng)受了(le)(le)隕(yun)石(shi)以及小行星(xing)(xing)的(de)(de)(de)撞擊而不變形。天文學家(jia)史蒂(di)文森等(deng)人計算了(le)(le)木(mu)(mu)(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)二(er)的(de)(de)(de)熱耗散,證(zheng)實(shi)在核(he)心(xin)和冰(bing)殼(ke)之間(jian)確實(shi)存在一(yi)(yi)個液態(tai)水層(ceng)。他們通過(guo)幾(ji)種不同模(mo)式的(de)(de)(de)實(shi)驗,得出了(le)(le)木(mu)(mu)(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)二(er)在25千米深(shen)的(de)(de)(de)冰(bing)層(ceng)下,存在著一(yi)(yi)個地(di)(di)下海(hai)洋的(de)(de)(de)結論。
美國航宇局(ju)伽利略(lve)號木(mu)(mu)星探測器最新(xin)發回的(de)(de)(de)圖像表(biao)明,木(mu)(mu)星的(de)(de)(de)衛(wei)星木(mu)(mu)星二上有(you)大量(liang)的(de)(de)(de)液態水,它表(biao)面上的(de)(de)(de)冰幔(man)只有(you)1~2公里厚,并有(you)內(nei)部火山熱源存在(zai)(zai)。這(zhe)是迄今為(wei)止(zhi)關于某個地外天體上有(you)液態水存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)最強有(you)力的(de)(de)(de)證據,也增大了(le)人們(men)搜(sou)尋到地外生(sheng)(sheng)命的(de)(de)(de)可能性(xing)。如果木(mu)(mu)衛(wei)二真(zhen)如科學(xue)家們(men)設想(xiang)的(de)(de)(de)那(nei)樣(yang)還存在(zai)(zai)著有(you)機化合物(wu),那(nei)么它就滿足(zu)了(le)生(sheng)(sheng)命存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)條件。
伽利(li)略探測(ce)器在離(li)木衛二僅586公里(li)(li)處飛(fei)過時拍攝的(de)(de)(de)(de)照(zhao)(zhao)片顯示,似乎有(you)是一些(xie)冰(bing)(bing)山(shan)漂浮在被(bei)冰(bing)(bing)覆蓋的(de)(de)(de)(de)海面上。這些(xie)冰(bing)(bing)山(shan)最大(da)的(de)(de)(de)(de)有(you)13公里(li)(li)寬,可(ke)以明顯地(di)看(kan)出是從帶(dai)溝槽(cao)的(de)(de)(de)(de)地(di)帶(dai)上斷裂(lie)下(xia)來的(de)(de)(de)(de)。科學家們對于照(zhao)(zhao)片上的(de)(de)(de)(de)特征(zheng)與(yu)地(di)球北極區(qu)照(zhao)(zhao)片的(de)(de)(de)(de)相(xiang)似程度(du)感到(dao)吃驚(jing)。伽利(li)略早先(xian)發回的(de)(de)(de)(de)圖(tu)像曾(ceng)表明木衛二有(you)表面運動現(xian)象,但運動特征(zheng)的(de)(de)(de)(de)尺度(du)約有(you)80公里(li)(li),可(ke)能歸結于無液體(ti)參與(yu)的(de)(de)(de)(de)板塊運動。這次發現(xian)的(de)(de)(de)(de)冰(bing)(bing)山(shan)是漂浮在液體(ti)上,而(er)不是在具有(you)可(ke)延性的(de)(de)(de)(de)地(di)幔上。
從冰山投下的(de)(de)(de)陰影(ying)可(ke)以(yi)(yi)算出(chu)它們比周圍(wei)的(de)(de)(de)冰海高出(chu)100~200米。假(jia)定(ding)同地球(qiu)上一樣,冰的(de)(de)(de)密度(du)(du)比液態水低約10%,那么(me)冰山約90%的(de)(de)(de)部分應在冰面以(yi)(yi)下。這就是說,冰山的(de)(de)(de)厚(hou)度(du)(du)應在1~2公里(li)。
在照(zhao)片上這(zhe)(zhe)片凍(dong)結的(de)(de)(de)海面上只找到了(le)兩(liang)處(chu)(chu)撞(zhuang)擊坑(keng),說明這(zhe)(zhe)里(li)的(de)(de)(de)形(xing)(xing)成年代可能還(huan)(huan)不(bu)(bu)到100萬年。這(zhe)(zhe)增加了(le)這(zhe)(zhe)片區(qu)域是新形(xing)(xing)成的(de)(de)(de)、還(huan)(huan)存(cun)在液態(tai)水的(de)(de)(de)可能性,而且這(zhe)(zhe)種現象在木(mu)衛(wei)二(er)的(de)(de)(de)其它地方可能也存(cun)在。新發現的(de)(de)(de)證據表明,木(mu)衛(wei)二(er)的(de)(de)(de)整(zheng)個表面年輕幾個數量級。估計(ji)是利用(yong)分辨(bian)率不(bu)(bu)足1公里(li)的(de)(de)(de)大(da)(da)范(fan)圍圖(tu)像,根據大(da)(da)型撞(zhuang)擊坑(keng)(直徑約(yue)10公里(li)左右)的(de)(de)(de)數目(mu)做出的(de)(de)(de),但某(mou)些這(zhe)(zhe)種“撞(zhuang)擊”坑(keng)的(de)(de)(de)近視圖(tu)像顯示(shi)它們實際(ji)上是由(you)木(mu)衛(wei)二(er)內部現象引起的(de)(de)(de)表面再造過(guo)程形(xing)(xing)成的(de)(de)(de)。例如,在70米分辨(bian)率的(de)(de)(de)近視圖(tu)像上看得很(hen)清楚的(de)(de)(de)一(yi)個多邊形(xing)(xing)凹陷在大(da)(da)范(fan)圍圖(tu)像上就被錯認(ren)為是一(yi)處(chu)(chu)撞(zhuang)擊坑(keng)。
高分辨(bian)率還(huan)使得研究(jiu)人員能(neng)夠數(shu)出(chu)數(shu)量(liang)較多的(de)(de)小(xiao)型撞(zhuang)擊(ji)坑(keng)(直徑0.1~1公(gong)里)的(de)(de)數(shu)目,這(zhe)些數(shu)據使撞(zhuang)擊(ji)坑(keng)尺寸/密度分布比按10億年表(biao)面壽命估計的(de)(de)數(shu)值低3個數(shu)量(liang)級。這(zhe)意味著(zhu)該衛星(xing)(xing)的(de)(de)某些區域比原來估計的(de)(de)年齡(ling)低1000倍。要把撞(zhuang)擊(ji)坑(keng)數(shu)目轉化為木星(xing)(xing)表(biao)面年齡(ling)數(shu)據不(bu)是件容易(yi)的(de)(de)事,原因是人們對木星(xing)(xing)附近流星(xing)(xing)通過量(liang)的(de)(de)了解不(bu)像對地球附近那樣(yang)充分。
美國(guo)宇航局發(fa)現在(zai)木星的(de)衛(wei)星——木衛(wei)二的(de)冰層下方存在(zai)一個巨大的(de)咸水湖(hu)泊,其(qi)水量(liang)大致相當于北(bei)美地區著名的(de)五大湖(hu)的(de)水量(liang)總和。
這個新發(fa)現的(de)湖泊位于木衛二的(de)地表冰層下方大約3公里處,它代表了太陽(yang)系(xi)中人類發(fa)現的(de)最新一處潛(qian)在的(de)生命(ming)孕育所(suo),同時(shi)也被認為是除了地球之外太陽(yang)系(xi)中最適合生命(ming)生存的(de)環(huan)境之一。
科(ke)學家(jia)利用伽利略(lve)(lve)號探(tan)測器拍攝的(de)(de)(de)圖(tu)像與地(di)球上(shang)高緯度冰(bing)山(shan)漂(piao)(piao)浮(fu)地(di)區和(he)冰(bing)蓋地(di)區圖(tu)像進行對(dui)比分析,初(chu)步(bu)證(zheng)實“混(hun)雜地(di)貌”(由伽利略(lve)(lve)號探(tan)測器所拍攝的(de)(de)(de)圖(tu)像上(shang)那(nei)些曾經讓人(ren)困惑的(de)(de)(de)兩(liang)個大致呈現(xian)圓形,似乎崎嶇不(bu)平的(de)(de)(de)區域(yu))是漂(piao)(piao)浮(fu)的(de)(de)(de)冰(bing)山(shan)相互碰撞形成(cheng)的(de)(de)(de)無規則聚合(he)體(ti),但是要想進一(yi)步(bu)確認這一(yi)發現(xian),科(ke)學家(jia)們還需(xu)要更加詳盡的(de)(de)(de)數據,這就(jiu)需(xu)要借助(zhu)攜(xie)帶(dai)有能夠(gou)穿透(tou)冰(bing)層雷達的(de)(de)(de)探(tan)測器進行近(jin)距(ju)離觀察(cha)。美(mei)國宇航局正在(zai)考慮在(zai)2022年之前發射一(yi)艘(sou)這樣的(de)(de)(de)飛船,攜(xie)帶(dai)專門設備抵(di)近(jin)木衛二展開考察(cha)。
木衛二的冰(bing)層下(xia)方可(ke)能還存在(zai)更多(duo)其它未(wei)(wei)被(bei)發現的湖(hu)泊。考慮到這些(xie)冰(bing)下(xia)湖(hu)的上覆冰(bing)層在(zai)某些(xie)地區可(ke)能比較薄,厚度(du)僅有數十米(mi),這就為未(wei)(wei)來探尋(xun)這些(xie)湖(hu)泊中潛在(zai)的生命(ming)跡象(xiang)提(ti)供了很大的便利。這種較小的冰(bing)層厚度(du)可(ke)能意味著未(wei)(wei)來或(huo)許將有更多(duo)的機會可(ke)以(yi)在(zai)這里著陸,并獲得來自這些(xie)冰(bing)下(xia)湖(hu)的沉積取樣用(yong)以(yi)研究(jiu)。
木(mu)(mu)衛(wei)二(er)是(shi)(shi)不是(shi)(shi)像木(mu)(mu)衛(wei)一一般被(bei)引潮(chao)力(li)“摩(mo)擦”加熱?多少程度?是(shi)(shi)不是(shi)(shi)在冰下隱藏了什么火山作(zuo)用呢?據英國(guo)有關媒體報道稱,為了更深入(ru)地研(yan)(yan)究這顆(ke)(ke)木(mu)(mu)星的(de)天(tian)然衛(wei)星,科學(xue)(xue)(xue)家(jia)們還計劃(hua)發射(she)探測(ce)(ce)器前往木(mu)(mu)衛(wei)二(er)進(jin)行(xing)近距離觀測(ce)(ce)研(yan)(yan)究。科學(xue)(xue)(xue)家(jia)們之所以對木(mu)(mu)衛(wei)二(er)存在著濃厚的(de)研(yan)(yan)究興趣(qu),是(shi)(shi)因(yin)為他們認為木(mu)(mu)衛(wei)二(er)厚密的(de)冰層底(di)下存在著大量的(de)液態水。美國(guo)科學(xue)(xue)(xue)家(jia)們繪制出的(de)這張(zhang)木(mu)(mu)衛(wei)二(er)地質圖(tu)將(jiang)幫助科學(xue)(xue)(xue)家(jia)們更多地了解這顆(ke)(ke)衛(wei)星的(de)地質演(yan)化史和(he)(he)確定今后對其進(jin)行(xing)深入(ru)研(yan)(yan)究的(de)基本方(fang)向。這張(zhang)地質圖(tu)是(shi)(shi)科學(xue)(xue)(xue)家(jia)們依據“伽利(li)略”號和(he)(he)“旅行(xing)者2號”探測(ce)(ce)器獲(huo)取的(de)資料繪制的(de)。
眾所周知,1998年-2003年,“伽利(li)略”號(hao)和“旅行者2號(hao)“分別對木(mu)星及其衛(wei)星進行了(le)較(jiao)近距(ju)離的(de)(de)探(tan)測(ce)研究(jiu)。根據(ju)獲(huo)取(qu)的(de)(de)資料科(ke)(ke)學家(jia)們(men)推斷稱,木(mu)衛(wei)二(er)表面(mian)的(de)(de)地(di)質歷史(shi)相對年輕但(dan)富于(yu)變化,同時木(mu)衛(wei)二(er)上(shang)很(hen)少有(you)火山活動。它上(shang)面(mian)存在的(de)(de)諸多巨型裂谷很(hen)可(ke)能是木(mu)星強大(da)的(de)(de)引力(li)所致。據(ju)亞利(li)桑那大(da)學行星地(di)質學教研室主任(ren)勞(lao)恩-格里利(li)表示,繪制(zhi)木(mu)衛(wei)二(er)地(di)質圖(tu)最大(da)的(de)(de)困(kun)難在于(yu)科(ke)(ke)學家(jia)們(men)是否信任(ren)探(tan)測(ce)器發(fa)回的(de)(de)有(you)關(guan)探(tan)測(ce)資料。
“旅行者-2”號(hao)探(tan)(tan)測器(qi)(qi)所拍攝(she)的(de)木(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)二(er)表(biao)面照(zhao)片清(qing)(qing)晰(xi)度為每(mei)像素(su)2公(gong)里。而(er)“伽利(li)略”號(hao)在(zai)圍繞木(mu)(mu)星(xing)(xing)及其衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)飛(fei)(fei)行時所拍攝(she)的(de)照(zhao)片清(qing)(qing)晰(xi)度可(ke)達(da)每(mei)像素(su)12.6-0.23公(gong)里。在(zai)繪制這張木(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)二(er)地質圖時科學(xue)家(jia)(jia)們(men)綜合了這兩(liang)枚(mei)探(tan)(tan)測器(qi)(qi)提(ti)供(gong)的(de)數(shu)據資料(liao)。認為木(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)二(er)上(shang)存在(zai)有關生(sheng)(sheng)命(ming)的(de)科學(xue)家(jia)(jia)們(men)還持有這樣的(de)觀(guan)點(dian),木(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)二(er)擁有生(sheng)(sheng)命(ming)誕生(sheng)(sheng)所必需的(de)一(yi)切條件,那(nei)就是它上(shang)面存在(zai)著(zhu)液態水(shui)、豐富的(de)能(neng)源(主要指木(mu)(mu)星(xing)(xing)的(de)強(qiang)大引力)和(he)有機(ji)化合物。如(ru)果木(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)二(er)上(shang)真存在(zai)生(sheng)(sheng)命(ming),那(nei)么這些生(sheng)(sheng)命(ming)將類(lei)似于地球深海熱水(shui)條件下生(sheng)(sheng)存的(de)有機(ji)體。2015年后科學(xue)家(jia)(jia)們(men)將向(xiang)木(mu)(mu)星(xing)(xing)及其衛(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)發(fa)射(she)一(yi)枚(mei)專(zhuan)門的(de)探(tan)(tan)測器(qi)(qi)。勞恩-格里利(li)和(he)來(lai)自(zi)美(mei)國局噴氣推進實(shi)(shi)驗室的(de)羅伯特-帕(pa)帕(pa)拉爾多將率領(ling)數(shu)十名天文(wen)專(zhuan)家(jia)(jia)來(lai)研(yan)究如(ru)何去探(tan)(tan)測木(mu)(mu)星(xing)(xing)系統,包(bao)括探(tan)(tan)測器(qi)(qi)沿怎樣的(de)飛(fei)(fei)行軌道飛(fei)(fei)行、將搭載哪些科研(yan)儀器(qi)(qi)和(he)設備等。科學(xue)家(jia)(jia)們(men)還希望(wang)向(xiang)木(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)二(er)發(fa)射(she)一(yi)枚(mei)配備有機(ji)器(qi)(qi)人的(de)探(tan)(tan)測器(qi)(qi),以便于能(neng)夠深入木(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)二(er)冰層(ceng)以下研(yan)究其地下水(shui)。不過,這一(yi)想(xiang)法實(shi)(shi)施起來(lai)非(fei)常困難,因為木(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)二(er)表(biao)面覆蓋的(de)冰層(ceng)可(ke)能(neng)達(da)20公(gong)里厚。
據英國科學家們(men)約翰-扎(zha)爾涅(nie)茨(ci)基稱,欲研究木衛二(er)必須得先發射軌道(dao)探(tan)測器(qi)以探(tan)知(zhi)冰層以下(xia)到底(di)是什么,然后再利用其(qi)它探(tan)測器(qi)去探(tan)個(ge)究竟。
科(ke)學(xue)家(jia)們發現木衛二的極(ji)地旋轉(zhuan)軸偏移了近90度,像這樣的極(ji)端變化表明(ming)在(zai)木星(xing)冰殼表面(mian)之下蘊藏著(zhu)(zhu)液態海洋,這將進一步說明(ming)木衛二很可能孕育(yu)著(zhu)(zhu)地外生命體。這項研(yan)究(jiu)(jiu)是(shi)由卡內基研(yan)究(jiu)(jiu)所、月球和行星(xing)研(yan)究(jiu)(jiu)協(xie)會和加州大學(xue)圣(sheng)克魯茲分校(xiao)的科(ke)學(xue)家(jia)聯合負責的,該研(yan)究(jiu)(jiu)報告發表在(zai)《自然》雜(za)志上(shang)。
卡內基研究(jiu)所地(di)磁部(bu)的伊薩(sa)姆氰禚蘇亞馬是該聯合研究(jiu)小(xiao)組成員之一,他使用“航行者”號、“伽利略(lve)”號和(he)“新地(di)平線”號宇宙飛船拍攝的圖片繪制了木(mu)(mu)衛(wei)二表面(mian)上直(zhi)徑超(chao)過500公(gong)里的大型弧(hu)狀盆地(di)。據悉,木(mu)(mu)衛(wei)二的半徑為1500公(gong)里,略(lve)微地(di)比月球要小(xiao)一些。
通過對比木(mu)衛二極地(di)旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)軸偏移(yi)施(shi)壓(ya)形成(cheng)的(de)盆地(di)斷裂地(di)形特(te)征(zheng),研究人員(yuan)測量極地(di)旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)軸偏移(yi)了(le)80多(duo)度(du),之前旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)軸位于當前赤(chi)道旁10度(du)左右位置(zhi)。
木衛二(er)極地(di)旋轉軸猛烈的(de)偏移很可能是由于極地(di)表面以下(xia)存在(zai)(zai)著厚(hou)厚(hou)的(de)冰層。馬特(te)蘇亞馬說,“旋轉體(ti)需要(yao)在(zai)(zai)最大程度的(de)旋轉軸變化基(ji)礎上尋求(qiu)穩定平衡(heng)。對于木衛二(er)而(er)言,其外殼的(de)厚(hou)度不(bu)一(yi)致將導致很大程度上的(de)不(bu)平衡(heng),因此(ci)木衛二(er)在(zai)(zai)運行(xing)中必須改變旋轉軸尋求(qiu)新的(de)穩定狀態。”
像(xiang)這樣的(de)變化(hua)被稱為“真實極地偏移(yi)”,并不像(xiang)由(you)于板地筑(zhu)造學上的(de)視覺漂移(yi)。在(zai)地球、火星和土星的(de)土衛二上也存在(zai)著真實極地偏移(yi)。馬(ma)特蘇亞馬(ma)稱,我們(men)的(de)研(yan)究也將木(mu)衛二列入其中,這說明我們(men)需(xu)要(yao)對這顆行星進行更(geng)多的(de)重新定(ding)位研(yan)究。
同時(shi)這(zhe)項研究暗示著木衛(wei)二內部有液(ye)態水(shui)存在,科學家基于(yu)宇宙飛船拍攝的(de)照(zhao)片(pian)曾猜測這(zhe)顆行星有廣闊的(de)地下海(hai)(hai)(hai)洋(yang),這(zhe)些照(zhao)片(pian)揭示木衛(wei)二表面以下有斷裂的(de)冰(bing)表面。木衛(wei)二重力作用(yong)形成(cheng)的(de)潮汐力可將地下冰(bing)殼海(hai)(hai)(hai)洋(yang)加熱(re)成(cheng)為熱(re)態水(shui),即使地下海(hai)(hai)(hai)洋(yang)切斷了太陽(yang)能來源,但(dan)是熱(re)量和液(ye)態水(shui)也(ye)有可以孕(yun)育生命。
2009年11月,美國亞利桑那大學科學家理查德-格林博格等人經研究發現,木衛二可能存在類似于魚類的生命如今許多(duo)科學(xue)家(jia)都(dou)相信,木衛二(er)表(biao)面沒有陸地,而(er)在(zai)厚厚的(de)冰層之下存在(zai)著一個覆蓋(gai)全球(qiu)的(de)海(hai)洋(yang),海(hai)洋(yang)深度大約為160公里。格林博格的(de)最新(xin)研(yan)究(jiu)表(biao)明,木衛二(er)的(de)海(hai)洋(yang)正(zheng)在(zai)吸(xi)收大量的(de)氧氣(qi),它(ta)所吸(xi)收的(de)氧氣(qi)量比此(ci)前的(de)模擬預(yu)測結(jie)果還要多(duo)得(de)多(duo)。科學(xue)家(jia)認(ren)為,這些氧氣(qi)足夠(gou)支(zhi)持多(duo)種生(sheng)命(ming)(ming)形態(tai)的(de)存在(zai),從(cong)理論(lun)上講,木衛二(er)海(hai)洋(yang)中(zhong)至少應(ying)該(gai)存在(zai)300萬噸類魚生(sheng)物(wu)。格林博格解釋說,“盡管目前還不(bu)能說那里肯定(ding)存在(zai)生(sheng)命(ming)(ming),但我們至少知道(dao)那里的(de)物(wu)理環境支(zhi)持生(sheng)命(ming)(ming)的(de)存在(zai)。”
美國伍茲海爾深(shen)海生(sheng)(sheng)態學家蒂莫西(xi)-尚克認(ren)為,木衛(wei)二的海底環(huan)境與地(di)球海洋底部的“熱(re)液(ye)出口(kou)(kou)”具有(you)極大的相似(si)性。眾所周知,地(di)球海底熱(re)液(ye)出口(kou)(kou)處存在著許多(duo)生(sheng)(sheng)命(ming)(ming)形態。因此尚克堅持認(ren)為,“如果木衛(wei)二上(shang)沒有(you)生(sheng)(sheng)命(ming)(ming),那才是奇怪的事。”
有關(guan)木衛二的大多數知識都獲取自旅行者(zhe)和伽利略兩次任務中的飛掠(lve)觀測(flyby)。
計劃一
雄心(xin)勃勃的(de)(de)木星(xing)軌道器計劃已(yi)于2005年取(qu)消,但是還有各種各樣針對木衛二的(de)(de)未來探(tan)索任(ren)務(wu)的(de)(de)議案被不(bu)斷的(de)(de)的(de)(de)提出。
2006年(nian)NASA(美國(guo)(guo)航空暨太空總署)的(de)(de)(de)(de)預算中(zhong)編列(lie)了(le)應美國(guo)(guo)國(guo)(guo)會的(de)(de)(de)(de)口(kou)頭(tou)提請為未來的(de)(de)(de)(de)環(huan)航木(mu)(mu)衛(wei)二計(ji)劃(hua)而(er)建立基金。在設想中(zhong),該(gai)計(ji)劃(hua)的(de)(de)(de)(de)任務包括:通過重力和(he)高(gao)度(du)的(de)(de)(de)(de)測量手(shou)段確認木(mu)(mu)衛(wei)二的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)冰(bing)殼(ke)下是(shi)否存(cun)在海洋;大范圍地對地表(biao)(biao)(biao)(biao)進行(xing)高(gao)解析(xi)(xi)拍攝,通過光譜(pu)分析(xi)(xi)以(yi)確認其表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)物質的(de)(de)(de)(de)化(hua)學(xue)成分;以(yi)及(ji)利用穿冰(bing)雷達(da)對冰(bing)層(ceng)進行(xing)穿透(tou)探測等(deng)。該(gai)計(ji)劃(hua)甚(shen)至考慮讓飛船攜帶(dai)一個小(xiao)型的(de)(de)(de)(de)著陸裝置,利用此裝置直接分析(xi)(xi)木(mu)(mu)衛(wei)二表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)化(hua)學(xue)成分,同(tong)時采集地震波數據以(yi)確定冰(bing)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)厚(hou)度(du)和(he)活躍(yue)程度(du)。然(ran)而(er)不可確知該(gai)計(ji)劃(hua)是(shi)否有(you)切實啟(qi)動(dong)的(de)(de)(de)(de)可能(neng),NASA2007年(nian)度(du)的(de)(de)(de)(de)預算編列(lie)中(zhong)就沒有(you)這項(xiang)資金。
計劃二
另一(yi)個可行(xing)的(de)計劃(hua)是使用(yong)與深度撞(zhuang)擊(DI)計劃(hua)相(xiang)似的(de)撞(zhuang)擊器。用(yong)撞(zhuang)擊器猛烈撞(zhuang)擊木(mu)衛二表面以激起碎(sui)屑煙霧,讓一(yi)艘小型飛船穿過(guo)煙霧收集碎(sui)屑。因無須從木(mu)星(xing)或木(mu)衛二的(de)環航軌道(dao)上(shang)發射著陸器——當然也省(sheng)略(lve)了從衛星(xing)上(shang)重新起飛的(de)步驟——燃料的(de)消耗(hao)將大大縮減,故而該設想被(bei)看(kan)成(cheng)是最經濟的(de)方案之一(yi)。
其他
還(huan)有(you)一(yi)(yi)(yi)(yi)些更大膽的(de)設想,比如發射一(yi)(yi)(yi)(yi)個著陸器尋找(zhao)凍結在冰(bing)(bing)殼淺層的(de)可能的(de)生命跡象,或者直(zhi)(zhi)接(jie)深入(ru)內部對(dui)冰(bing)(bing)下海洋進(jin)行探(tan)查。提案之是派遣(qian)一(yi)(yi)(yi)(yi)個被稱作(zuo)“融(rong)探(tan)”(Melt Probe)的(de)巨型(xing)核動力探(tan)測器(穿(chuan)冰(bing)(bing)機(ji)器人(ren)(ren)——cryobot),用它融(rong)冰(bing)(bing)打孔,一(yi)(yi)(yi)(yi)直(zhi)(zhi)鉆入(ru)到(dao)冰(bing)(bing)下海洋,接(jie)觸到(dao)水后再釋放一(yi)(yi)(yi)(yi)個自主(zhu)運行的(de)水下行走器(涵泳機(ji)器人(ren)(ren)——cryobot)。這個裝置可以將(jiang)收集到(dao)信息傳送回(hui)地球。穿(chuan)冰(bing)(bing)和涵泳機(ji)器人(ren)(ren)都要經過(guo)嚴(yan)格的(de)消毒(du),以避免將(jiang)可能從地球攜帶(dai)的(de)有(you)機(ji)質誤認(ren)作(zuo)當地的(de)生物,并杜絕對(dui)冰(bing)(bing)下海洋的(de)污染。這一(yi)(yi)(yi)(yi)議案尚(shang)未進(jin)入(ru)嚴(yan)肅籌劃的(de)階段。
Cryobot在(zai)(zai)南極洲經(jing)過了測(ce)試。隨著鉆(zhan)頭通過產(chan)生(sheng)的(de)(de)熱(re)量融(rong)(rong)(rong)化(hua)冰(bing)層,探(tan)測(ce)器會(hui)“越陷(xian)越深”。融(rong)(rong)(rong)化(hua)冰(bing)層從(cong)理(li)論(lun)上(shang)(shang)講是個不錯的(de)(de)概(gai)念,但如(ru)果探(tan)測(ce)器碰到冰(bing)層深處的(de)(de)東(dong)西,比如(ru)大塊石頭,它(ta)將陷(xian)入其(qi)中不可自(zi)拔。如(ru)果不能融(rong)(rong)(rong)化(hua)冰(bing)層,那么探(tan)測(ce)任(ren)務將就(jiu)此(ci)走(zou)向終結。香港理(li)工(gong)大學(xue)和(he)匈牙利格(ge)拉茲威爾特(te)(te)勞姆福斯特(te)(te)研究所設(she)計出將鉆(zhan)探(tan)技術(shu)和(he)融(rong)(rong)(rong)化(hua)方法完美融(rong)(rong)(rong)為一體的(de)(de)創(chuang)新(xin)方法。他們提出的(de)(de)“熱(re)鉆(zhan)”(thermal drill)系統原型(xing)機在(zai)(zai)實(shi)驗中表現不俗,實(shi)驗結果刊(kan)登(deng)在(zai)(zai)2008年7月出版的(de)(de)《行(xing)星和(he)空(kong)間(jian)科學(xue)》雜志上(shang)(shang)。
2016年9月(yue)27日,NASA宣布(bu)了一個重大(da)發現,科學家們(men)觀測到木星(xing)(xing)的第(di)四大(da)衛星(xing)(xing)“木衛二歐羅巴”有水汽噴發,而有水就有可能(neng)有生命存在(zai)。
哈勃(bo)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)觀測到歐羅巴表(biao)面的水(shui)蒸氣柱沿7點(dian)鐘方向(xiang)向(xiang)外噴出。這是木衛二冰(bing)層下有(you)液態海洋的強(qiang)有(you)力(li)證據,能為孕育生(sheng)命創造有(you)利條(tiao)件。
研究者們(men)計算了歐(ou)羅巴的(de)海(hai)洋中(zhong),當海(hai)水與(yu)巖石相互作(zuo)用時可能產生的(de)氫氣的(de)含量,這個(ge)過(guo)程(cheng)被稱為(wei)蛇紋石化(hua)作(zuo)用。在此過(guo)程(cheng)中(zhong),水滲(shen)透入礦物顆粒之間的(de)空隙(xi)并與(yu)巖石發(fa)生反應,形成新的(de)礦物質并釋放氫氣。
研究者們(men)認為(wei):隨(sui)著時間(jian)的推(tui)移,歐羅巴海底會有(you)一些(xie)裂(lie)縫,因為(wei)從這(zhe)顆星球形成數十億(yi)年以來,它的巖(yan)石(shi)內部(bu)依舊保(bao)持著低溫。新的裂(lie)縫將新鮮的巖(yan)石(shi)暴露給海水,然后(hou)更多(duo)的產生(sheng)氫(qing)氣的化學反應就此(ci)發(fa)生(sheng)。
人類移(yi)居的可能性
2009年年底,美國亞利桑那大學科學家理查德格林(lin)伯(bo)格發表論(lun)文(wen)指出,木(mu)(mu)(mu)衛(wei)二的海(hai)洋(yang)中(zhong)(zhong)至少應該存活著300萬噸(dun)似魚復(fu)雜(za)生(sheng)物(wu)。這(zhe)將13年(nian)前科學(xue)家們提(ti)出的木(mu)(mu)(mu)衛(wei)二生(sheng)命(ming)假說又向前推進了(le)一步。木(mu)(mu)(mu)衛(wei)二是1610年(nian)由伽利略發現的,航(hang)天器對木(mu)(mu)(mu)衛(wei)二的探測表明,它(ta)的外殼冰層下可能有海(hai)洋(yang),有了(le)海(hai)洋(yang)就(jiu)意味著其(qi)中(zhong)(zhong)可能有生(sheng)命(ming)存在。科學(xue)家們一直在設(she)法揭(jie)開其(qi)生(sheng)命(ming)之謎,
人(ren)類能否在木(mu)衛二(er)“歐羅(luo)巴”星(xing)(xing)球(qiu)上(shang)生活?來自美國宇(yu)航(hang)局(ju)的專家(jia)認為這顆木(mu)星(xing)(xing)具有(you)較大(da)的“宜居”潛力,未來可(ke)能適合人(ren)類居住。下(xia)一(yi)步(bu),科學家(jia)將發射探測(ce)器對木(mu)衛二(er)的冰下(xia)海(hai)洋進行調查(cha),確定(ding)其厚度和分布情況,有(you)研究認為木(mu)衛二(er)的海(hai)洋可(ke)能與地球(qiu)相似,也具有(you)一(yi)定(ding)的鹽(yan)度。美國宇(yu)航(hang)局(ju)噴(pen)氣推進實(shi)驗室博士羅(luo)伯特·帕帕拉多認為派遣探測(ce)器降(jiang)落木(mu)衛二(er)表面是(shi)一(yi)個(ge)非常(chang)有(you)遠(yuan)見(jian)的行星(xing)(xing)科學目標,同時也是(shi)一(yi)個(ge)困(kun)難的技術(shu)挑(tiao)戰。
一篇(pian)來自《天體(ti)生(sheng)物(wu)學(xue)》期刊的(de)文(wen)章詳細描(miao)述了未(wei)來木(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)探索任(ren)務的(de)三(san)個主要目標:第一,至少要在兩個不同(tong)深度上監測木(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)海水鹽度、有機物(wu)質以(yi)及其他污染物(wu)等;第二(er),調查(cha)木(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)冰殼、海洋物(wu)理環境以(yi)及表層物(wu)質磁學(xue)特性;第三(san),科(ke)學(xue)家希(xi)望(wang)探測器(qi)能傳回木(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)表面地表特征(zheng)的(de)照片。木(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)被(bei)稱為“歐羅巴”星球,其表面有著(zhu)各種各樣奇(qi)怪的(de)地形,酷似仙境,根(gen)據(ju)伽利略(lve)探測器(qi)的(de)觀測數據(ju),科(ke)學(xue)家依然(ran)不了解(jie)該(gai)天體(ti)表面上錯綜復雜并交(jiao)織在一起的(de)“神秘細線”,派(pai)遣(qian)探測器(qi)登陸木(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)可(ke)以(yi)解(jie)決許多關鍵問題。
2013年(nian)3月,科學(xue)家認為有(you)充分的(de)證據顯(xian)示(shi)木衛(wei)二的(de)冰(bing)凍表(biao)面下(xia)擁有(you)巨大的(de)咸水海(hai)(hai)洋(yang),冰(bing)下(xia)海(hai)(hai)洋(yang)與表(biao)面還存在化學(xue)物質的(de)交換,使得海(hai)(hai)洋(yang)中的(de)化學(xue)物質更加(jia)豐(feng)富。加(jia)州理工學(xue)院天文學(xue)家麥克·布(bu)朗教授認為能量(liang)可以從這些化學(xue)循環通道中進(jin)入木衛(wei)二的(de)冰(bing)下(xia)海(hai)(hai)洋(yang)中,這對生(sheng)命而言是非常重要(yao)的(de)。
木衛(wei)二上(shang)是否(fou)有海洋
航天器對木(mu)衛二的(de)探測表明(ming),其上可能有(you)海(hai)洋。正因(yin)如此,在對木(mu)星衛星的(de)探測中,科學(xue)家們最重視的(de)就是(shi)木(mu)衛二。
早在1979年,旅行者(zhe)1號和2號探測(ce)木(mu)星(xing)(xing)時就(jiu)發現,木(mu)衛二(er)像個冰(bing)與奶(nai)油巧克力混合的(de)大(da)球(qiu)體,表(biao)(biao)面上分(fen)布著彎曲條紋。科學家們(men)分(fen)析研究木(mu)衛二(er)的(de)照片和探測(ce)資料后(hou)提出,該衛星(xing)(xing)表(biao)(biao)面覆蓋著5000米厚的(de)冰(bing)層,冰(bing)層下(xia)面可(ke)能有一(yi)個深(shen)達(da)50千米的(de)海洋(yang)。
從1996年(nian)伽利(li)略號在距(ju)離木(mu)衛(wei)(wei)二(er)16萬千米(mi)處拍攝的(de)(de)照(zhao)片上(shang)看,這(zhe)顆星(xing)球(qiu)呈現出冰殼狀,表(biao)面(mian)裂縫交錯(cuo),像地(di)球(qiu)兩極的(de)(de)浮冰,說明(ming)冰層曾(ceng)受到(dao)巨力(li)的(de)(de)作(zuo)用。科學家們研究后認為,這(zhe)種力(li)是由木(mu)衛(wei)(wei)二(er)和木(mu)星(xing)及其(qi)(qi)他(ta)三顆伽利(li)略衛(wei)(wei)星(xing)之(zhi)間(jian)的(de)(de)引力(li)形成的(de)(de)潮汐(xi)力(li),其(qi)(qi)作(zuo)用不僅形成木(mu)衛(wei)(wei)二(er)的(de)(de)表(biao)面(mian)特征,還使其(qi)(qi)內部的(de)(de)水以液態(tai)存在。
1996年(nian)末,伽利略號從距離木衛(wei)(wei)二688千米處經過時拍攝的(de)照片顯(xian)示,木衛(wei)(wei)二表(biao)面有水流存在。科學家(jia)們說,這種現象表(biao)明木衛(wei)(wei)二內(nei)核很熱(re),大量熱(re)能從火山口或熱(re)泉(quan)眼(yan)噴發出來,導致表(biao)面部(bu)分冰層(ceng)融化。
1997年(nian)1月,伽利略(lve)號用磁強計對(dui)木(mu)衛二(er)的磁場(chang)進(jin)行的探測(ce)顯示(shi),木(mu)衛二(er)只能(neng)有一(yi)個內(nei)磁場(chang)才能(neng)解釋(shi)獲得的結果。這個內(nei)在導電層的導電率必(bi)須和含(han)鹽海(hai)(hai)(hai)水一(yi)樣(yang)強。由此科學家們再次(ci)得出木(mu)衛二(er)上可能(neng)有海(hai)(hai)(hai)洋(yang)的推論。同時,發回的新照片表明(ming)(ming),木(mu)衛二(er)表面(mian)裂(lie)縫位置發生(sheng)了變化,說明(ming)(ming)很可能(neng)是表層下的海(hai)(hai)(hai)洋(yang)流動造成的。
“冰激凌”內熱外冷“夾層”是(shi)海洋
1997年2月,伽利略號(hao)從距離木衛(wei)(wei)二586千米(mi)(mi)處(chu)飛過(guo)時拍(pai)攝(she)的(de)(de)照片顯示,木衛(wei)(wei)二表(biao)面最大的(de)(de)冰山寬(kuan)達(da)13千米(mi)(mi),高為(wei)100~200米(mi)(mi)。美國科學(xue)家史蒂文(wen)等人認(ren)為(wei),由于(yu)木星(xing)對木衛(wei)(wei)二內核(he)的(de)(de)引力(li)作用,使其(qi)冰幔下面的(de)(de)水保(bao)持液體狀(zhuang)態,成為(wei)深(shen)達(da)幾千米(mi)(mi)的(de)(de)海洋。1998年12月伽利略號(hao)拍(pai)攝(she)的(de)(de)照片顯示,木衛(wei)(wei)二南部有一條(tiao)長達(da)800米(mi)(mi)的(de)(de)裂縫(feng)。
2000年(nian)1月,伽利略號從距離木(mu)衛二351千米(mi)處掠過時發(fa)現,木(mu)衛二地磁(ci)(ci)北極點位置頻(pin)繁移(yi)動。科學家們認(ren)為,這是木(mu)衛二含鹽海洋在(zai)冰層下流動形成電磁(ci)(ci)場引發(fa)的結果。
在研究了木(mu)(mu)衛(wei)二表面裂(lie)縫(feng)(feng)照片之后,2002年(nian)9月格(ge)林伯(bo)格(ge)研究小組宣稱,木(mu)(mu)衛(wei)二冰(bing)層較薄,觀測到(dao)的表層裂(lie)縫(feng)(feng)可使(shi)氣體(ti)、熱量和有機物(wu)質接(jie)(jie)觸(chu)到(dao)表層下面可能(neng)存在的水(shui)。這種情況顯(xian)示,木(mu)(mu)衛(wei)二可能(neng)存在的海(hai)洋同地(di)球上的北冰(bing)洋相(xiang)似。既然北冰(bing)洋能(neng)通(tong)過(guo)冰(bing)層的裂(lie)縫(feng)(feng)接(jie)(jie)觸(chu)空(kong)氣和熱量,那么木(mu)(mu)衛(wei)二上的海(hai)洋也能(neng)通(tong)過(guo)冰(bing)層裂(lie)縫(feng)(feng)與外界接(jie)(jie)觸(chu)。
科(ke)學(xue)家們依據旅行(xing)者2號(hao)和伽利略號(hao)獲(huo)取(qu)的(de)(de)(de)資料,于2007年(nian)繪(hui)制(zhi)出的(de)(de)(de)首張(zhang)木(mu)(mu)(mu)(mu)衛(wei)二(er)(er)全球地質構造圖揭(jie)示(shi),其表面(mian)(mian)地質構造比較(jiao)年(nian)輕且富于變化。2008年(nian),科(ke)學(xue)家們發現,木(mu)(mu)(mu)(mu)衛(wei)二(er)(er)極(ji)地旋轉軸偏(pian)移了80多度。這樣的(de)(de)(de)極(ji)端變化表明木(mu)(mu)(mu)(mu)衛(wei)二(er)(er)表面(mian)(mian)冰殼厚度不(bu)一致(zhi),在其下面(mian)(mian)有(you)廣闊(kuo)的(de)(de)(de)海(hai)洋。科(ke)學(xue)家們還用多種航天器獲(huo)得(de)的(de)(de)(de)照片,繪(hui)制(zhi)了木(mu)(mu)(mu)(mu)衛(wei)二(er)(er)表面(mian)(mian)直徑達500千米以上的(de)(de)(de)大型弧狀盆地圖像。經綜(zong)合分析研究,科(ke)學(xue)家們認(ren)為,木(mu)(mu)(mu)(mu)衛(wei)二(er)(er)內部有(you)一個(ge)金屬(shu)核,核外(wai)是石質的(de)(de)(de)殼,殼外(wai)是液態水海(hai)洋,海(hai)洋表面(mian)(mian)是冰層。
是否具備生(sheng)命(ming)存在的三個基本要素
由于水是孕育生命的重要條件,故而科學家們(men)在發現木衛二上(shang)可能有海洋(yang)之后(hou),就推(tui)斷(duan)其海洋(yang)中可能有生命。
1979年旅(lv)行者號發現(xian)木衛(wei)二表面廣泛分布著彎曲(qu)的(de)(de)褐(he)色條紋之后(hou),有的(de)(de)科學家就認為(wei),這意味(wei)著該星(xing)球(qiu)上存在著有機分子,因為(wei)多種有機聚(ju)合物是(shi)呈褐(he)色的(de)(de)。同時對可(ke)能存在的(de)(de)海洋來(lai)說,其環境可(ke)以(yi)維持有機體的(de)(de)生(sheng)存,因而估計(ji)木衛(wei)二上可(ke)能存活細菌一類(lei)的(de)(de)低級(ji)生(sheng)物。
1996年8月,美國科(ke)學(xue)家提(ti)出,木(mu)衛(wei)(wei)二的海底也可(ke)能(neng)(neng)存在火山,其噴發提(ti)供(gong)的熱量(liang)(liang)足以使某(mou)些不需要陽(yang)光(guang)和(he)空氣(qi)的微生(sheng)物生(sheng)存下去,這一(yi)論點被稱(cheng)為(wei)木(mu)衛(wei)(wei)二生(sheng)命假說。木(mu)衛(wei)(wei)二冰(bing)層下面有水、充足的熱量(liang)(liang)和(he)有機化合物這三個生(sheng)命存在的基本要素,其環(huan)境很有可(ke)能(neng)(neng)符合宇(yu)宙生(sheng)物學(xue)的標(biao)準。地球海洋深(shen)處一(yi)些火山口(kou)的周(zhou)圍,沒有陽(yang)光(guang)和(he)氧(yang)氣(qi)的極端惡劣的自然環(huan)境中都(dou)有原(yuan)始微生(sheng)物繁衍生(sheng)息(xi),就是(shi)(shi)因(yin)為(wei)這些地方(fang)都(dou)具備(bei)上述(shu)三個條件。提(ti)出和(he)贊同木(mu)衛(wei)(wei)二生(sheng)命假說的科(ke)學(xue)家們認為(wei),從環(huan)境條件推斷,其生(sheng)命形態(tai)只(zhi)能(neng)(neng)是(shi)(shi)低級的海洋生(sheng)物。
這些科學(xue)家認為(wei),地(di)球生命源(yuan)于(yu)海(hai)洋里(li)的(de)火山(shan)噴口,此一原理也(ye)適用于(yu)木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)二。他(ta)們猜(cai)測,受(shou)木(mu)(mu)(mu)星引(yin)力影響(xiang),木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)二內部亦有火山(shan)活(huo)(huo)動(dong)。當木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)二從木(mu)(mu)(mu)星一側飛(fei)向另一側時(shi),木(mu)(mu)(mu)星會擠(ji)壓(ya)(ya)木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)二,導致后者的(de)核(he)心處于(yu)熔融狀態,從而引(yin)起(qi)火山(shan)活(huo)(huo)動(dong)。火山(shan)雖未噴發出表(biao)(biao)面(mian),但卻(que)加熱(re)(re)了冰(bing)層(ceng)下(xia)面(mian)的(de)水,使其(qi)呈(cheng)液體狀態,形成海(hai)洋。木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)一由(you)于(yu)距離木(mu)(mu)(mu)星更近,受(shou)到的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)更大(da),故而火山(shan)噴出表(biao)(biao)面(mian),并(bing)留(liu)下(xia)硫磺和其(qi)他(ta)化學(xue)物質。地(di)球海(hai)底(di)熱(re)(re)液噴口處也(ye)有很多同類(lei)化合物,且與地(di)球早期(qi)生命有關。由(you)此科學(xue)家們推(tui)斷,木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)二海(hai)底(di)火山(shan)活(huo)(huo)動(dong)也(ye)會噴發類(lei)似化合物,并(bing)造成溫(wen)暖(nuan)的(de)環(huan)境,從而孕育并(bing)存(cun)活(huo)(huo)了生命。
揭開生命之謎的四個探測方(fang)案
人類尋(xun)找地外生(sheng)(sheng)命(ming)的具體目標,排在第(di)一位(wei)(wei)的是火星,排在第(di)二(er)位(wei)(wei)的就是木衛(wei)二(er)。怎(zen)樣利用(yong)航天技術揭開木衛(wei)二(er)生(sheng)(sheng)命(ming)之謎呢?科學家們已提(ti)出四種可行的方(fang)案(an)。
一是用導彈轟(hong)擊取(qu)樣
人類(lei)將從地球向木(mu)衛二(er)發(fa)射(she)一艘宇宙飛(fei)船(chuan),當其飛(fei)臨木(mu)衛二(er)近(jin)空時,適時發(fa)射(she)一枚導彈,猛烈轟(hong)擊目標的表面(mian),使(shi)冰(bing)層碎(sui)塊飛(fei)向高空,隨即飛(fei)船(chuan)穿越炸(zha)出(chu)的冰(bing)塊云團,伸出(chu)“凝膠”收(shou)集部分碎(sui)冰(bing),并運回地球,供科學家(jia)們研究,以便確定有無生(sheng)命(ming)信息(xi)。
二是用航天器進行近空探測
美(mei)國宇航(hang)局和(he)歐(ou)空(kong)局正在(zai)(zai)研(yan)制名為(wei)木(mu)衛(wei)二木(mu)星(xing)系(xi)任(ren)務的(de)探(tan)(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi),計(ji)劃(hua)將于2020年發射升空(kong),2026年到達探(tan)(tan)測(ce)(ce)區域,預定工(gong)作(zuo)期限為(wei)三年。探(tan)(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi)由兩個(ge)軌道(dao)器(qi)(qi)組成。美(mei)國負責攜有(you)相機、光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)和(he)強大雷達系(xi)統的(de)木(mu)衛(wei)二軌道(dao)器(qi)(qi)。當其(qi)進入環繞木(mu)衛(wei)二軌道(dao)開(kai)展探(tan)(tan)測(ce)(ce)工(gong)作(zuo)時,雷達系(xi)統可(ke)以穿透(tou)木(mu)衛(wei)二冰(bing)層,計(ji)算出冰(bing)層厚度,其(qi)他儀(yi)器(qi)(qi)將研(yan)究海洋生(sheng)物跡象。它將幫助科學家縮小可(ke)能存在(zai)(zai)生(sheng)命區域的(de)范(fan)圍,為(wei)以后的(de)探(tan)(tan)測(ce)(ce)提供(gong)依據(ju)。歐(ou)空(kong)局負責攜有(you)相機、光(guang)(guang)譜(pu)儀(yi)、塵埃分析(xi)器(qi)(qi)、質譜(pu)儀(yi)或者(zhe)磁力計(ji)的(de)軌道(dao)器(qi)(qi),屆時主要是對木(mu)星(xing)衛(wei)星(xing)進行探(tan)(tan)測(ce)(ce)。
三(san)是用航天器(qi)著陸探測
俄(e)羅斯(si)將(jiang)參與歐空(kong)局(ju)2015年至2025年的(de)(de)一(yi)項空(kong)間研究計劃,以(yi)便登(deng)陸研究木衛二,尋找(zhao)簡單(dan)的(de)(de)生(sheng)命(ming)形式。這一(yi)項目的(de)(de)航(hang)天器(qi)以(yi)法國(guo)天文學家皮埃(ai)爾韁馉(gu)拉普拉斯(si)的(de)(de)名(ming)字命(ming)名(ming)。俄(e)羅斯(si)將(jiang)研制一(yi)個登(deng)陸探測器(qi),搭載在該航(hang)天器(qi)上。屆(jie)時登(deng)陸探測器(qi)將(jiang)降落在木衛二表面冰層的(de)(de)一(yi)個裂縫處,并融化一(yi)些冰,開始尋找(zhao)生(sheng)命(ming)蹤跡,隨即將(jiang)探測結果通過(guo)拉普拉斯(si)航(hang)天器(qi)傳回地面。
四是用(yong)機器人鉆(zhan)入海洋(yang)探測
其方案(an)是向木衛二發射兩(liang)個(ge)著(zhu)陸(lu)機(ji)器(qi)人,一個(ge)能(neng)鉆穿冰層(ceng)開辟一條通往(wang)海洋的孔(kong)道(dao)(dao),另一個(ge)能(neng)沿著(zhu)孔(kong)道(dao)(dao)進入(ru)海洋開展探(tan)測工作。水下(xia)機(ji)器(qi)人攜帶的科學(xue)儀器(qi)能(neng)夠進行(xing)環繞考察并找出微(wei)生物,包括(kuo)不同(tong)于地球上的生命形態。其探(tan)測結果將適(shi)時(shi)發回地球。為保(bao)證探(tan)測效果不受(shou)木衛二以外的任(ren)何因(yin)素(su)影響(xiang),兩(liang)個(ge)高度(du)自動化的機(ji)器(qi)人必須完全滅菌(jun)。
木衛二將驗證或修正宇(yu)宙生物學標準
探測木(mu)衛(wei)二有(you)無生命(ming)的(de)意義在于(yu),除弄清真相外,還可驗證或修正(zheng)宇宙(zhou)生物學(xue)標準。如果發現了木(mu)衛(wei)二上有(you)生命(ming),那就證明(ming)了宇宙(zhou)生物學(xue)標準至(zhi)少適(shi)用(yong)于(yu)太陽(yang)系(xi)天體。如果推斷條件(jian)屬實(shi)而未發現生命(ming),則需修正(zheng)這一(yi)標準。如果推斷條件(jian)不存在,則另當(dang)別論。無論獲得(de)何(he)種真實(shi)情況,都能深化人類對木(mu)衛(wei)二乃至(zhi)太陽(yang)系(xi)天體的(de)認識(shi),促進空間科學(xue)的(de)發展。
移居木衛二?
極度深寒(han)還有點兒擠
在(zai)(zai)太陽系八(ba)大行星(xing)(xing)中(zhong),木星(xing)(xing)是(shi)最大的(de)(de)(de)。木衛二(er)(er)是(shi)木星(xing)(xing)的(de)(de)(de)四大衛星(xing)(xing)之一(yi)(yi)(yi),直(zhi)徑為(wei)2920千(qian)米,只(zhi)有地(di)球直(zhi)徑的(de)(de)(de)約(yue)四分之一(yi)(yi)(yi),體(ti)積比地(di)球的(de)(de)(de)衛星(xing)(xing)月球稍微小一(yi)(yi)(yi)點。科學家(jia)推測木衛二(er)(er)的(de)(de)(de)表(biao)面溫度在(zai)(zai)赤道地(di)區平均約(yue)為(wei)-163℃,兩極更低,只(zhi)有-223℃,所(suo)以表(biao)面的(de)(de)(de)水(shui)是(shi)永久(jiu)凍結的(de)(de)(de)。但是(shi)潮汐力所(suo)提(ti)供的(de)(de)(de)熱(re)能可(ke)能會使冰(bing)層下的(de)(de)(de)水(shui)保(bao)持(chi)液(ye)態(tai),另外(wai)木衛二(er)(er)上長達60小時(shi)的(de)(de)(de)白晝,也使得表(biao)面冰(bing)層的(de)(de)(de)裂口有可(ke)能接受到充(chong)足的(de)(de)(de)陽光。即(ji)便這樣,假(jia)如有一(yi)(yi)(yi)天人類(lei)能征(zheng)服木衛二(er)(er),也恐難以長久(jiu)移居。
火(huo)星(xing)和木衛二,地球人先(xian)到哪一個(ge)?
除了木(mu)(mu)衛(wei)二(er)之(zhi)外,火星(xing)(xing)(xing)被認為(wei)是另一(yi)個可能存在(zai)生命形態的(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)體,因(yin)為(wei)科(ke)學(xue)家研究發現(xian),火星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)地(di)下深處仍可能有液態水(shui)。與木(mu)(mu)衛(wei)二(er)相比,火星(xing)(xing)(xing)距離地(di)球更近(jin),因(yin)此(ci),對(dui)于火星(xing)(xing)(xing)生命之(zhi)謎的(de)(de)(de)探(tan)索,科(ke)學(xue)家也一(yi)直高(gao)度關注。未來的(de)(de)(de)太空任務已經把(ba)火星(xing)(xing)(xing)和木(mu)(mu)衛(wei)二(er)同(tong)時(shi)作為(wei)發射新遙控探(tan)測器的(de)(de)(de)最終目的(de)(de)(de)地(di)。火星(xing)(xing)(xing)和木(mu)(mu)衛(wei)二(er),誰(shui)會被最先證(zheng)明(ming),是地(di)球的(de)(de)(de)兄弟(di)或者(zhe)陌生人(ren)?
木(mu)衛二發現黏土型礦物
美國航天局11日宣布(bu),在最可能有(you)生命(ming)存在的木星衛(wei)星——木衛(wei)二(er)的表(biao)面首次(ci)發現(xian)了黏土型礦(kuang)物,這(zhe)意味著木衛(wei)二(er)可能存在對形成生命(ming)至(zhi)關(guan)重要的有(you)機物。
美國航天(tian)局當天(tian)在一份聲明中說,在木衛二表面發現了一種(zhong)叫做層狀(zhuang)硅酸鹽(yan)的黏土型(xing)礦物,這種(zhong)礦物很有可能是由彗星(xing)(xing)或小(xiao)行(xing)星(xing)(xing)撞擊(ji)木衛二帶來,而(er)帶來黏土型(xing)礦物的彗星(xing)(xing)或小(xiao)行(xing)星(xing)(xing)通常也攜帶有機物。
可能的生命
據猜想,冰下的海洋中可能有生命存在,其生存環境可能與地球上的深海熱液口或南極的沃斯托克湖(Lake Vostok)相似,其生命的形態可能與地球上的某些嗜極生物相似。盡管還沒有任何證據,但基于可能存在的液態水,相繼有若干項向木衛二派遣空間探測器議案曾被提出(詳探索一節),2013年12月(yue)11日美(mei)國國家航空航天局(NASA)宣布,探測(ce)器在被(bei)冰雪所覆蓋的(de)木(mu)衛(wei)二(er)上發現了其與(yu)彗(hui)星及小行(xing)(xing)星撞擊后形成的(de)類(lei)似黏土狀的(de)礦物質。根據(ju)“伽利(li)略”號探測(ce)器1998年拍攝到的(de)木(mu)衛(wei)二(er)近紅外線(xian)圖(tu)片來看(kan)NASA研(yan)(yan)究小組認(ren)為(wei),木(mu)衛(wei)二(er)上有(you)(you)一種(zhong)與(yu)酰基氯類(lei)似的(de)礦物。由于小行(xing)(xing)星或彗(hui)星的(de)中心核(he)中蘊含可(ke)形成生命的(de)有(you)(you)機(ji)物NASA研(yan)(yan)究者表示,木(mu)衛(wei)二(er)的(de)冰雪表層下極有(you)(you)可(ke)能隱藏廣(guang)袤(mao)的(de)海(hai)洋,歷經漫長時(shi)間后或許有(you)(you)育(yu)成生命的(de)可(ke)能性,
美國和德國研究員發表報(bao)告(gao)稱,在木星的(de)(de)衛星之一“木衛二”上(shang),發現有間(jian)歇(xie)性噴(pen)發的(de)(de)噴(pen)泉(quan),這是木衛二冰(bing)凍(dong)表面(mian)下(xia)隱藏(zang)著一個巨(ju)大(da)海洋的(de)(de)最(zui)好證據。一旦有了水,也(ye)就意味(wei)著可能有生(sheng)(sheng)命!長久以來,科學家們都(dou)認為“木衛二”可能存有生(sheng)(sheng)命。
外媒稱,新的(de)(de)研究顯(xian)示,木星(xing)的(de)(de)一(yi)個(ge)衛星(xing)—木衛二有豐富的(de)(de)重(zhong)要礦(kuang)物質,還有從(cong)地下海洋里噴(pen)發的(de)(de)壯觀(guan)水柱(zhu)這可能是太陽系里又(you)一(yi)個(ge)宜居之地。
據英國《獨(du)立報》12日報道,哈勃望遠鏡確認了木衛二上間歇性噴發的兩(liang)處(chu)巨大羽狀(zhuang)水柱,高達兩(liang)百(bai)千(qian)米,另一項(xiang)研究(jiu)在該星球(qiu)冰凍表面發現了散落的泥土似的礦(kuang)物(wu)質。
《科學》雜志上發表(biao)(biao)的(de)(de)(de)文章說,通過對(dui)哈勃望遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)(de)數據進行(xing)分析發現,水柱通常(chang)在木衛(wei)二圍繞木星(xing)軌道運行(xing)時的(de)(de)(de)某些特定時刻噴發,這表(biao)(biao)明(ming)噴發原(yuan)因是周(zhou)期性(xing)的(de)(de)(de)巨(ju)大(da)潮(chao)汐(xi)力使(shi)該星(xing)球(qiu)地下(xia)海洋的(de)(de)(de)壓力增大(da),使(shi)其液(ye)體從表(biao)(biao)面的(de)(de)(de)冰縫噴涌(yong)而(er)出(chu),
報(bao)道(dao)指出,在已知的(de)(de)(de)63個(ge)(ge)木星的(de)(de)(de)衛星中,木衛二是(shi)最重要的(de)(de)(de)一(yi)個(ge)(ge)。天(tian)文學家(jia)認為(wei),它(ta)的(de)(de)(de)冰層表面之下有(you)(you)海洋存在這(zhe)是(shi)由(you)于潮汐(xi)力的(de)(de)(de)熱(re)量(liang)使其保(bao)持液態。一(yi)些科(ke)學家(jia)認為(wei)這(zhe)片海洋中可(ke)(ke)能有(you)(you)生命(ming),而礦物質和潮汐(xi)熱(re)能可(ke)(ke)以為(wei)其提供能量(liang)。
另(ling)一項(xiang)對美(mei)國航(hang)天(tian)局伽(jia)利略項(xiang)目(mu)收集的數據的研究顯示(shi),在木衛二(er)表面發(fa)現的重(zhong)要泥土類(lei)礦物質可能是該星球此前與小行星或彗星相撞產(chan)生的。
美國航天(tian)局噴氣推(tui)進(jin)實驗室(shi)的吉姆·雪利說(shuo):“我(wo)們經常在彗星或原始小(xiao)行星上(shang)找到構成生(sheng)命(ming)的重要物質—有機礦物質在木衛二的表面發現與這類彗星相(xiang)撞的殘(can)留物可能(neng)為我(wo)們在該星球(qiu)尋找生(sheng)命(ming)開啟新的篇章。”
據報道,很多科學家(jia)認為木衛(wei)二可能(neng)是太陽系里(li)除地(di)球外最適宜(yi)生命存在(zai)的星球。
“歐(ou)羅巴快帆”最早將于2023年發(fa)射,攜帶9臺(tai)儀器前(qian)往木星系統(tong),圍繞木衛二運行3年以(yi)上,收集關(guan)于這顆衛星的地質、組成(cheng)和隱藏的內(nei)部(bu)海洋(yang)的重要信息(xi),并評估該衛星的宜(yi)居性(xing)。