NASA正在规划一次星际捕鱼之旅

此次飞掠任务旨在探测外星海水的羽流,但不会尝试登陆。

一项备受期待的、针对木星的卫星欧罗巴(Europa)的任务,该卫星是太阳系中最有可能存在外星生命的地方之一,最近向前迈出了重要一步。

美国宇航局(NASA)已批准一项航天器初步计划,该航天器将反复飞掠木星的冰卫星,为最终设计阶段扫清障碍。欧罗巴快帆号(Europa Clipper)探测器可能在2020年代初发射,并在该年代晚些时候抵达木星系统,这是该航天机构首次尝试直接研究这颗迷人的卫星——以及可能潜藏在其冰壳下的液态海洋——对生命有多大的友好性。

“我们都对这项决定感到兴奋,它将欧罗巴快帆号任务又向前推进了一大步,有望揭开这个海洋世界的奥秘,”美国宇航局科学任务理事会副署长托马斯·祖尔布臣(Thomas Zurbuchen)在一份新闻稿中表示。

数十年来,科学家们一直渴望深入研究欧罗巴的谜团。仅凭其破碎、闪亮的表面,就足以表明存在冰层,而1997年伽利略号航天器(Galileo spacecraft)的磁场测量结果表明,冰壳下方存在导电物质(如盐水)。目前的估计是,一个厚度为10至15英里(约16至24公里)的坚硬冰壳覆盖着一个深度为40至100英里(约64至160公里)的海洋,相比之下,地球的两英里(约3.2公里)深的海洋就像浅水洼。木星巨大的引力通过强大的潮汐挤压欧罗巴,搅动其岩石和金属核心,提供了足够的能量来维持这个深渊的温暖和液态。如果矿物质像我们在地球上一样从深海岩石中浸出,那么这个外星世界就可能具备我们所知的生命所需的三个要素:水、能量和营养。

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1997年,伽利略号航天器从约1.3万英里(约2.1万公里)的高空拍摄的欧罗巴的裂纹表面。NASA/喷气推进实验室-加州理工学院

然而,理论如果没有坚实的数据支持,只能走那么远。美国宇航局在21世纪初曾考虑过一项伽利略号任务的后续欧罗巴轨道器任务,但超过40亿美元的成本使其搁浅。2013年至2015年,一项更温和的“多次飞掠”任务的资金和兴趣不断增长,该任务将反复近距离飞掠欧罗巴,同时将大部分时间花在绕木星的更长轨道上(旨在使其远离太阳系中最强的辐射区域,这些区域会缩短即使是最坚固的机器人的寿命)。这项耗资约20亿美元的计划于2017年初进入设计阶段,并很快获得了一个官方名称——欧罗巴快帆号,以19世纪敏捷的远洋船只命名。

周一,美国宇航局宣布,快帆号已通过下一道关卡,进入发展的第三阶段:最终设计和制造。该机构现在认为任务已确认,这意味着“美国宇航局对任务进展非常有信心,它允许开始制造硬件,并向国会承诺该任务将花费多少钱,”欧罗巴快帆号项目科学家柯特·尼布尔(Curt Niebur)说。

虽然快帆号不会直接探测生命(除非出现一只巨大的虾跳出冰层摆拍,否则大多数研究人员都很难就生命的“确凿证据”达成一致),但它旨在解决宜居性问题,并为未来更具决定性的任务铺平道路。其计划中的九种仪器包括用于探测冰壳和海洋的磁力计和雷达,用于“嗅探”月球上方任何分子的两台光谱仪,以及一套用于绘制表面地图和寻找未来潜在着陆点的相机。

在2020年代发射并在太空中度过几年——直飞需要三年,但更迂回经济的路线可能需要更长时间——该航天器可能在2020年代末或2030年代初抵达。一旦进入木星系统,快帆号将进入绕木星的环形轨道,至少对欧罗巴的不同区域进行45次飞掠,飞行高度从1675英里(约2695公里)到仅16英里(约26公里)不等。

哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope)的图像,加上去年最新挖掘出的伽利略号数据,表明海水喷泉可能正穿过欧罗巴的冰壳,将物质喷射到太空中。如果是这样,科学家们希望能重现卡西尼号(Cassini)两年前在土星的卫星恩塞拉多斯(Enceladus)上实现的壮举:飞掠结晶羽流并用质谱仪“嗅探”它们,寻找可能的营养物质。从太空研究海洋比登陆并刮取一碗雪糕进行分析,或者钻取太阳系最深的冰层钓鱼洞要容易得多。

在任何人能够闻到外星喷泉的气味或拍到外星虾的照片之前,还有很多工作要做,但目前任务规划者正在着眼于航天器的最终设计和建造。他们还想向担心干涉外星事务的科幻迷保证,他们现在可以放心了。美国宇航局的航天器消毒指南将地球细菌(无论是什么微生物)转移的风险限制在万分之一。更重要的是,快帆号项目科学家鲍勃·帕帕拉尔多(Bob Pappalardo)深知作家阿瑟·C·克拉克(Arthur C. Clarke)关于禁止登陆欧罗巴的警告。

“@EuropaClipper是一个多次飞掠任务,”他在推特上写道,“但我们在该问题上保持密切磋商。”

 

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Charlie 是一名记者,报道地球内外物理科学领域的发展。除了《流行科学》,他的作品还发表在《Quanta Magazine》、《Scientific American》、《The Christian Science Monitor》等刊物上。此前,他曾在莫桑比克和日本教授物理和英语,并在布朗大学学习物理。您可以在这里查看他的网站。


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