周一，美国国家航空航天局（NASA）局长查尔斯·博尔登 就美国航天机构的现状发布了令人振奋的更新，详细介绍了奥巴马政府提议在2016财年为 NASA 提供185亿美元的预算。该预算中包含一项微小但意义重大的细节：约3000万美元将用于资助一项前往木卫二（Europa）的机器人任务。
对科学界来说，这是一个重大的消息，因为木卫二很可能是我们太阳系中 寻找潜在生命的首要候选地。科学家们推测（事实上，他们非常肯定）在木卫二冰冷的地表之下，存在着一个广阔的咸水海洋，其水量是地球所有海洋的两倍多。如果那个海洋确实存在，那么那里的条件可能恰好适合孕育一个完整的生态系统。
“从天体生物学的角度来看，木卫二确实集聚了宜居性的关键要素。”
“从天体生物学的角度来看，木卫二确实集聚了宜居性的三个关键要素，” NASA喷气推进实验室（JPL）太阳系探索副首席科学家凯文·汉德（Kevin Hand）在接受《Popular Science》采访时表示。“这三个要素是液态水、生命构成所需元素的获取，以及可能驱动生命的能量。”
NASA 已经考虑前往木卫二的任务几年了，国会最近在2015年为此项目拨款1亿美元。虽然白宫的提议仅拨款3000万美元，但总统的提议本身就很重要。NASA 是一个行政部门机构，需要白宫的支持，而政府的新预算“支持制定和发展木卫二任务”。这意味着 NASA 的工程师们终于可以将他们的计划付诸实践了。
“他们希望我们进入任务的下一个阶段，” JPL 木卫二快船任务项目科学家罗伯特·帕帕拉多（Robert Pappalardo）说。“所以我们正在进入A阶段，届时它将成为一个真正的任务，而不仅仅是一个概念。”
木卫二究竟有什么特别之处？
木卫二在我们的太阳系中算是一个异类。这颗卫星的外层由一层冰构成，厚度在1英里到18英里之间（科学界对其深度存在分歧）。由于冰层表面光滑且缺乏撞击坑，研究人员认为这层冰相对年轻且活跃，这意味着某些东西——例如冰火山的流动——一直在更新冰层并抹去过去的瑕疵。
这使得许多专家支持 冰壳下存在海洋 的理论。1995年 NASA 的伽利略号任务（Galileo mission）进一步巩固了这一观点，当时一个探测器进入了木星轨道。在飞掠木卫二时，伽利略号探测器发现木星的磁场在木卫二区域受到了干扰。这种干扰表明，卫星表面下的导电流体正在围绕这颗卫星感应出一种特殊的磁场。考虑到木卫二冰冷的外壳，这种物质很可能就是水。
研究人员认为，这颗卫星的海洋底部很可能与环绕木卫二核心的炽热岩石地幔接触。
木卫二并非我们太阳系中唯一被认为拥有液态海洋的外星天体，但它还具备其他一些特别让专家着迷的关键特性——尤其是它持续不断的辐射沐浴。木星用强烈的辐射轰击木卫二，将冰层表面的化合物分解成基本元素。“这种辐射对我们来说是致命的，但同样的辐射轰击水，会释放出氢气，留下氧气，从而产生氧化剂，”帕帕拉多说。“而这些对生命非常有利。”游离的氢和氧与其他地表物质结合，形成生命的重要构成要素，包括过氧化氢、二氧化碳等等。
除了产生这些化合物，木卫二还可能提供 维持生命所需的能量。研究人员认为，这颗卫星的海洋底部很可能与环绕木卫二核心的炽热岩石地幔接触。水与加热的岩石之间的这种直接相互作用，可能正是该行星触发生命所需能量的动力。“在地球的海底，内部是炽热的，水会接触到下面的加热岩石，然后水就会被充电，”帕帕拉多说。“那里有化学能，而这些区域充满了生命。”
如果木卫二表面的化合物被下方充满能量的洋底加热，这种结合可能会在这个太阳系内激发外星生命的诞生。
如何前往木卫二
当然，木卫二的这些特性都只是推测。NASA 没有直接证据表明存在海洋，但航天机构的工程师们非常渴望验证它的存在。现在，随着白宫的最新公告，他们终于有了这个机会。
多年来，NASA 一直在考虑不同的前往木卫二的方法，但找到正确的方法一直很困难。由于木卫二周围的高辐射环境，将航天器送入轨道需要大量的额外硬件和隔热措施，以保护飞行器免受所有带电粒子的影响。这在成本上是加重的。一个曾被取消的，计划顺便访问另外两颗木星卫星的任务，估计费用高达270亿美元。
“有些想法太小，有些太大，有些太昂贵，”帕帕拉多说。“现在我们认为刚刚好。”
正在推进的设想是 “欧罗巴快船”（Europa Clipper）任务。NASA 不打算将探测器送入木卫二的恒定轨道，而是希望派遣一艘航天器“掠过”木卫二，在很长一段时间内进行45次飞掠。 “大部分时间我们会远离木卫二和木星，然后每隔几周就会快速飞近，收集大量数据，然后离开，”帕帕拉多说。“我们称之为‘试探一下’，就像把脚伸进水里，然后又跑回沙滩上。”
“有些想法太小，有些太大，有些太昂贵。现在我们认为刚刚好。”
在这些飞掠期间，耐辐射的航天器将以不同的高度飞越木卫二，并使用不同的仪器来研究这颗卫星的组成。虽然载荷的确切仪器尚未确定，但帕帕拉多表示，探测器将主要研究木卫二对航天器的引力拉力。这种拉扯可以帮助确认是否存在海洋。
“如果存在海洋，木卫二的冰壳每次绕木星运行时都会弯曲[100英尺]”帕帕拉多说，“……所以当我们遇到木卫二，并且它被完全拉伸时，这就表明其下方有水。如果没有液态水，那层冰壳就像粘在了下面的岩石上，所以它只会弯曲大约1英尺。”
鉴于科学界几乎确信存在海洋，帕帕拉多的团队希望更进一步，分析这些水的成分。通过为航天器配备磁力计，研究人员可以测量木卫二周围不断变化的磁场，这可以指示地下海的厚度和盐度。航天器上的雷达还将测定外冰壳的厚度（这是某些研究人员意见不一的课题）。
正在考虑使用的其他仪器包括一个地形相机，一个用于探测木卫二大气的质谱仪，以及一个用于研究木卫二表面成分的红外光谱仪。
大局观
目前，帕帕拉多的团队正朝着2022年的发射日期努力，希望将航天器送上 NASA 的太空发射系统（SLS），这是目前正在米肖装配厂（Michoud Assembly Facility）开发中的巨型火箭。乘坐该火箭，前往木星系统只需三年时间。
总的来说，此次任务的主要目标是确定木卫二是否是一个可能存在生命的地方。如果“欧罗巴快船”任务确实发现了宜居条件，这一发现可能会促成一项后续任务，以寻找外星微生物更直接的证据。“地球上所有的生命都使用 DNA、RNA、蛋白质的范式，所以我们去木卫二的部分原因是为了检验生物学假设，看看生命是否在条件适宜的地方出现，”汉德说。
如果有一天我们在木卫二上发现了生命，这一发现将改变一切。它将回答那个终极问题：我们是孤独的吗？木卫二上哪怕只有几个微生物，也意味着生命在宇宙中可能相当普遍。
而如果即使在条件理想的情况下，木卫二上也没有生命的痕迹，那也将是一个巨大的发现。“如果要素都存在，却没有生命，”帕帕拉多说，“那么哇，生命一定比我们想象的更特别、更稀有。”
