这 9 件仪器将找出欧罗巴上是否存在外星生命

探究木卫二这颗冰卫星上生命存在的适宜条件
美国国家航空航天局 (NASA)

今年年初,美国国家航空航天局(NASA)收到了一则令人振奋的消息:该航天机构终于获得了资金支持,计划在2020年代中期向木星的卫星欧罗巴(Europa)发射探测器。欧罗巴被怀疑在其冰壳下存在一个地下海洋,是太阳系中最有希望发现地外生命的候选者之一。NASA希望其探测器能够弄清楚生命存在的适宜条件。

为此,该航天机构需要合适的仪器来研究这颗冰卫星周围的环境。NASA提议的欧罗巴快船(Europa Clipper)任务不会着陆在欧罗巴上,而是将在两年半的时间里“掠过”这颗太空岩石,45次冲入其大气层。在这些飞掠过程中,安装在快船探测器上的各种仪器将尽可能多地收集数据,然后再再次飞出。

NASA希望回答最重要的一个问题:欧罗巴是否宜居?

今天,NASA公布了这些核心仪器的具体细节。据该机构称,对探测器进行了33项不同的提案评估,最终筛选出了九项。所有仪器将协同工作,以解答关于欧罗巴的迫切问题:海洋的深度和盐度如何?这颗卫星的冰壳有多厚,活动性如何?我们在欧罗巴的所有图片中看到的那些棕色污垢是什么?

NASA表示,这些问题的答案,可能有助于回答最重要的那个问题:欧罗巴是否宜居?

遗憾的是,这九项仪器中没有一项是直接设计来探测生命的。据NASA总部欧罗巴项目科学家Curt Niebur称,NASA的科学家们未能就何种仪器能最佳地衡量如此重大的事物达成一致。Niebur在新闻发布会上表示:“很明显,我们没有生命探测器。在科学界,我们还没有就测量什么才能表明你所看到的东西是活的达成共识。”尽管如此,有些仪器声称可以探测到生命的迹象,但需要与行星接触。

以下是九项仪器以及NASA为何认为它们值得搭乘欧罗巴快船的任务。

通过磁力测量欧罗巴内部特征(ICEMAG - Interior Characterization of Europa using Magnetometry):一种旨在测量欧罗巴磁场的磁力计。NASA表示,理解这颗卫星的磁层,就像对欧罗巴的内部结构进行一次核磁共振成像(MRI)。

用于磁场探测的等离子体仪器(PIMS - Plasma Instrument for Magnetic Sounding):该仪器与ICEMAG协同工作,测量欧罗巴周围的等离子体电流。这可以帮助该航天机构更好地了解欧罗巴的海洋深度、盐度,以及一个在科学界备受争议的话题——这颗卫星的冰壳厚度。

欧罗巴成像光谱仪(MISE - Mapping Imaging Spectrometer for Europa):一种红外光谱仪,用于测量欧罗巴表面的光谱(那些弯弯曲曲的线条)。光谱线就像独特的指纹,表明了欧罗巴表面存在的物质。NASA特别感兴趣的是弄清楚这些棕色污垢的成分。这些棕色区域与欧罗巴表面最年轻的区域有关,这意味着它们可能是近期从冰层下方喷发出来的物质。

NASA/JPL-Caltech

欧罗巴成像系统(EIS - Europa Imaging System):NASA希望通过为探测器配备广角和窄角相机,拍摄到欧罗巴表面的惊人照片。它们将以164英尺(约50米)的分辨率拍摄这颗卫星的图像,获得欧罗巴各种山脊和独特地貌的超高分辨率照片。

用于欧罗巴评估和探测的雷达:从海洋到近地表(REASON - Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-surface):穿透冰层的雷达,用于探测冰壳下方的结构。这将使NASA更清楚地了解冰层下方的结构随时间如何变化。此外,还有强有力的证据支持冰架内存在靠近地壳表面的湖泊,而这款雷达将有助于验证它们的存在。

NASA/ESA/K. Retherford/SWRI

欧罗巴热辐射成像系统(E-THEMIS - Europa Thermal Emission Imaging System):一种用于探测热量的热成像仪。该仪器将找到欧罗巴上的“热点”,这些热点可能表明是这颗卫星最活跃的地方。NASA所说的热点,是指温度比欧罗巴平均温度-260华氏度(约-162摄氏度)略高的区域。

用于行星探测的质谱仪/欧罗巴(MASPEX - MAss SPectrometer for Planetary EXploration/Europa):这款质谱仪将分析欧罗巴的大气层。太空中发现的物质将很好地指示出表面和地下海洋中可能存在的物质。

欧罗巴紫外光谱仪(UVS - Ultraviolet Spectrograph/Europa):NASA对欧罗巴上可能存在的羽流非常感兴趣。最近,哈勃太空望远镜在月球一极上方观测到了水蒸气,表明存在这些喷口。该光谱仪将利用紫外光来追踪这些羽流,并确定它们的活跃程度。

表面尘埃质量分析仪(SUDA - SUrface Dust Mass Analyzer):这款尘埃分析仪的工作原理类似于质谱仪,测量由光谱仪识别出的羽流喷射出的颗粒。

 

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洛伦·格鲁什(Loren Grush)是《Popular Science》的助理编辑和科学作家,居住在纽约市。她曾为《纽约时报》、《Nautilus Magazine》、Digital Trends、Fox News 和 ABC News 撰稿。格鲁什是两位 NASA 工程师的女儿,在航天飞机和火箭科学家中长大。她很高兴能圆满完成报道科学发现和技术突破的使命。

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