歐洲即將發射JUICE探測木星衛星是否存在地下海洋

2020-08-08 天文在線

【內容簡介】：科學家們在努力尋找地球以外生命的同時，找到某些冰封表面下的海洋也是任務之一,其中計劃於2022年發射的 Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE)將前往木星，尤其對其較大的三個行星進行勘測。期間使用的勘測方法有的只適用在土衛二，有的則相對客觀，但不管是哪種方式，這項工程仍需許多年。

歐洲即將發射JUICE探測木星衛星是否存在地下海洋

JUICE穿越木星系統的想像圖（(圖片:©ESA）

科學家尋找地球之外生命的首要任務之一是確定太陽系外的冰封世界是否隱藏著巨大的地下海洋。

計劃於2022年啟動的歐洲航天局(ESA)任務將致力於解決此問題。這艘名為「木星冰衛星探索者」(JUICE)的探測器將在木星系統中巡視，專門觀察木星最大的三顆衛星:木衛三、木衛四和木衛二。科學家們還不能確定，但他們懷疑這三顆衛星都可能隱藏著巨大的海洋。

歐洲即將發射JUICE探測木星衛星是否存在地下海洋

「我們有充分的理由相信，它們的冰殼下有一個內部的次表層海洋，」歐文局「JUICE」項目的行星科學家奧利維爾·維薩斯(Olivier Witasse)在由美國國家科學院組織的一次報告中說。JUICE任務旨在為科學家提供數據，以確定這些海洋是否存在。

JUICE團隊打算用幾種不同的方法來解決這個問題。

歐洲即將發射JUICE探測木星衛星是否存在地下海洋

其中一種方法很簡單，但只適用於木星的一顆衛星。科學家們懷疑，木衛二可能正在通過它的冰殼噴出羽狀物，但這尚未被證實，。如果是這樣的話，「JUICE」就可以穿過這些羽狀物，在兩次飛越的過程中研究它們所含的液體。「我們需要一點運氣，」維塔塞說。「這些羽狀物必須存在於那裡，但這仍然存在爭議。「

其他的幾種方法則受這種」運氣「影響較小，並且這些方法不局限於歐羅巴。韋斯以飛船探測木衛三為例具體報告了JUICE的探測技術，這是唯一一個JUICE將直接繞軌道運行的衛星。

歐洲即將發射JUICE探測木星衛星是否存在地下海洋

首先，有一個已經存在的方法，它依賴於測量衛星周圍的磁場。如果一堆導電的液體在一個星球內部晃動，它會干擾月球和木星的磁場，這樣JUICE就可以測量到它。然而，這種方法要求JUICE在它停留在木星系統的整個過程中進行測量，以獲得足夠的數據。早在1995年到2003年，美國宇航局的伽利略號探測器就攜帶了類似的儀器。

就像地球與月球之間會產生潮汐一樣，木星的牽引力應該會扭曲木星衛星的軌道。不管這些衛星是否有海洋,不可忽略的是海洋會對潮汐產生影響。在沒有海洋的月球，潮汐的高度只有3英尺(1米)，而在如果存在海洋，潮汐的高度可能在26英尺(8米)到33英尺(10米)之間，韋斯解釋道。

歐洲即將發射JUICE探測木星衛星是否存在地下海洋

他說:「這是一項強大的技術，可以測量結冰的衛星內部的情況。」不過，這需要太空飛行器非常接近衛星，並多次繪製完整的衛星表面。這些要求意味著木衛三的測量可能要到任務的最後階段才會進行，在這三個月裡，JUICE會在繞衛星的最低軌道上運行。

JUICE尋找外星海洋的最後一個方法可能也是它最奇怪的一個。這種方法依賴於對光環上的極光的測量，例如，格尼梅德星的兩極。這些令人眼花繚亂的光並不是完全對稱地繞著衛星的兩極旋轉，它們是傾斜的，就像歪立在衛星上的一頂帽子的邊緣，繞著衛星旋轉。

歐洲即將發射JUICE探測木星衛星是否存在地下海洋

根據科學家設計的模型，光環擺動的程度將根據衛星的內部結構而變化，受第一個方法所針對的磁場變化的影響。如果沒有海洋隱藏在衛星的冰殼下，這條環帶將會抖動三倍以上。這種技術需要的測量量應該比JUICE的其他測量要少。

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當然，這些方法都不能很快解決科學家們關於這些遙遠世界的疑問，因為深空探索需要時間。

JUICE目前計劃在2022年發射，然後需要7年多的時間才能到達木星系統。

如果探測器準時發射，它將在2029年到2033年之間進行大量觀測。

作者: Meghan Bartels

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