2031年春天，一个探测器在木星周围的黑暗中默默航行了一年，从远处观察着这颗巨大行星的大气漩涡。然而今天，一个不同寻常的景象映入眼帘：木星的卫星——木卫二，一个冰封的世界，其表面布满了裂缝，仿佛是神明的爪痕。冰山在束缚的地形中涌动，外星霜冻的粘液分泌物从这颗星球的冰冷外壳中渗出。在地平线上，水蒸气和冰晶被一种神秘的力量喷射到夜空中，在星光下闪烁。

这就是木卫二，太阳系中最迷人的世界之一。NASA希望其“木卫二快船”探测器能够看到这个景象。这个探测器将于下个月开始其前往木星系统的旅程。然而，木卫二表面的一切奇观并非主要吸引力。真正令人兴奋的，是隐藏在冰层之下的液态盐水海洋，它可能像地球一样，可能存在生命。

“木卫二快船”装备了九种科学仪器，将通过近50次接近冰面的飞掠，远程探测海洋，希望找到能够支持生命的化学环境。如果海洋中的水通过冰层中的通道渗透并作为喷泉喷射到太空中，“木卫二快船”甚至可能直接探测到微生物，尽管任务中的少数人不敢抱有这样的希望。

“我们不是寻找生命的任务，我们是寻找宜居性的任务，”负责管理任务的喷气推进实验室的“木卫二快船”项目科学家罗伯特·帕普拉尔多说。但即使是像帕普拉尔多这样谨慎的科学家，也认为发现生命的迹象“并非不可能”。

任务风险与投资

“木卫二快船”是一项昂贵的赌注。尽管它从包括着陆器的设计中缩减，但最终成本仍高达50亿美元，是NASA自20世纪90年代末前往土星的卡西尼-惠更斯任务以来最昂贵的行星科学项目。在火星样本返回任务成本不断上升的压力下，NASA的行星部门已经不得不推迟或取消一些较小的任务。它需要“木卫二快船”表现得完美无缺。

然而，在发射前几个月，当“木卫二快船”已经打包好准备飞向太空时，工程师们发现了一个令人担忧的问题：飞船电子设备中埋藏的一些晶体管可能无法承受木星周围恶劣的辐射环境。经过一个夏天的紧急测试，NASA得出结论，电子设备可能会经受住考验。但除了硬件和与木星的危险战斗之外，还有其他不确定性，包括飞船是否真的能尝到那隐藏的海洋。

NASA认为潜在的回报值得冒险。半个世纪以来，NASA寻找外星生命的首选目标是火星，一个岩石沙漠，只有少量的水。通过前往一个远在传统宜居带之外的冰冻海洋世界，“木卫二快船”标志着在寻找外星生命的过程中的一个重大变化。如果它发现木卫二确实适合生物生存，那么在太阳系乃至更远的地方寻找外星生命的新领域将会打开。“我们将做一些我们从未做过的事情，”加州大学洛杉矶分校的空间物理学家、“木卫二快船”任务团队成员玛格丽特·基夫森说。

木卫二的发现与探索

木卫二是由意大利天文学家伽利略·伽利莱在1610年发现的，他用自制的望远镜观察到了它以及其他三个较大的木星卫星——木卫三、木卫四和木卫一。这一发现强调了地球并非宇宙的中心，而是围绕更大天体旋转的众多较小天体中的一个。人类对这四颗伽利略卫星的第一次仔细观察来自于20世纪70年代NASA的先驱者和旅行者探测器。但在90年代，另一个名为伽利略的NASA航天器的会合使木卫二显得特别。

1996年，伽利略号的磁力计捕捉到了来自木卫二的一个奇怪信号。当木星的磁场扫过这颗卫星时，它引起了一个次级磁场的爆发。这种意外的磁响应表明木卫二隐藏着一种导电材料。唯一合理的解释是一个巨大的液态水海洋——很可能是咸水，因为溶解的离子增强了导电性。

基夫森，负责伽利略号磁力计的科学家，和其他人一样感到震惊。木卫二比地球的月球稍小，不足以保留数十亿年前凝聚时产生的原始热量。仅凭那逐渐减少的热源，今天的木卫二将是一个围绕着金属核心和岩石地幔的固体冰壳。

很快变得清楚的是，巨大且不断变化的潮汐力使木卫二保持温暖。当木卫二在一个适度偏心的轨道上绕木星运行时，木星的巨大引力拉伸和挤压着这颗卫星的岩石和冰，产生足够的摩擦和热量来维持一个海洋。

隐藏的海洋似乎是外太阳系卫星的常态。木卫三和木卫四显示出藏有它们的线索，土星的土卫六也是如此。2005年，卡西尼任务在土卫二冰冷外壳的南极地区发现了壮观的咸海洋喷泉。在多次飞越中，航天器穿过喷泉，发现了一系列化学物质，包括分子氢——生命的潜在能源——以及是蛋白质构建块氨基酸前体的碳化合物。喷泉中的岩石硅颗粒表明，这些混合物是在热的海底喷口附近和周围产生的，地球上的这些结构为顽强的微生物提供了家园。

但如果你要选择一个卫星进行适当探索，木卫二总是第一位的。它不仅比土卫二更接近地球，更容易访问，而且有证据表明它的海洋可能已经存在了45亿年——比地球的海洋还要长，也许是太阳系中任何其他海洋都要长。木卫二的岩石地幔也足够大，可能包含许多产生热量的放射性化合物；那些额外的热量可能有助于推动海底的动态地质过程，包括热液喷口。

伽利略号对木卫二的探索并没有让科学家们满意。它的访问是短暂的，而且它的大型传输天线未能成功展开，迫使研究人员依靠一个较小的天线和少量数据。

数据太少，科学家们无法辨别冰壳或海洋的尺寸。基于结合伽利略号磁力计数据和木卫二不稳定轨道的观测模型，冰壳可能在15到25公里之间，海洋可能深达150公里。装备了它自己的磁力计的“木卫二快船”是将提供完全信心的航天器。基夫森，现在是一位有半个世纪木星系统经验的老兵，将再次领导这个仪器。

“木卫二快船”的旅程

在“木卫二快船”前往木星的旅程中，很多事情都必须正确进行。事实上，一切都不能出错。

在它从佛罗里达肯尼迪航天中心发射，搭乘SpaceX的巨型猎鹰重型火箭后，“木卫二快船”的篮球场大小的太阳能板——足够大，可以在到达木星的整个过程中吸收微弱的阳光——必须完全展开。2021年，NASA的小行星狩猎露西航天器的太阳能板未能正确部署，一度危及任务——增加了“木卫二快船”团队的紧张情绪。“直到我得到确认太阳能电池阵列已完全成功部署，否则我会非常紧张，”帕普拉尔多说。

下一个关键时刻将在2030年4月到来：接近木星时，“木卫二快船”将通过点火推进器大约六个小时来减速，目的是被这个气体巨头的重力捕获——这是一个没有误差余地的机动。

但最大的威胁来自木星的辐射带，这是由它的磁场加速到可以穿透和烧毁电子设备的粒子的无尽洪流。这是“太阳系中最恶劣的环境，”喷气推进实验室主任劳里·莱什说。“每次我们飞越木卫二，就像接受了10万次胸部X光检查。”

为了尽可能少地在这个恶劣的环境中停留，航天器将沿着一系列长椭圆轨道绕木星运行，只在短暂的飞掠中靠近木卫二。为了提高生存机会，“木卫二快船”的敏感电子设备位于一个由阻挡辐射的合金制成的金库中。

NASA有一个传统，就是在航天器上附加带有科学和文化信息的牌匾。“木卫二快船”也不例外：电子设备金库的顶部是由密集的钽金属板制成，上面刻有利蒙的定制诗，将我们这个水世界生活的奇迹与木卫二自己的海洋联系起来

参考文献：

https://www.science.org/content/article/nasa-spacecraft-probe-possibility-life-europa-s-salty-ocean