本文參加百家號科學#了不起的天文航天# 系列徵文
我看到了太空探索的未來，它看起來就像撞球桌上一個布滿棕色塗鴉的主球。我說的是木衛二，這顆直徑1940英裡（約3122公裡）、近乎白色、極其光滑的木星衛星。這是一個神秘的世界，在很多方面，它幾乎是地球的完美翻版。它也是最有可能尋找外星生命的地方之一。
如果你覺得這兩種說法聽起來相當矛盾——為什麼會這樣呢?這就是為什麼木衛二現在可能是太陽系中最重要的星球。根據美國宇航局2020年預算提案，木衛二克利伯號宇宙飛船計劃於2023年發射，探測這顆神秘的衛星。
木衛二神秘的一面從字面上就看是不凡的:這是一個由水冰而不是巖石雕刻而成的天體。它以冰構造代替大陸的移動，以鹹水海洋代替地幔，以滾滾的蒸汽代替火山。表面的塗鴉可能是骯髒的海洋物質，通過相當於地震斷層的冰凍物質洩漏出來。
從地球的角度來看，木衛二的建造完全是錯誤的，它的固體外殼在上面，水在下面。然而，從外星生命的角度來看，這可能是一個完美的安排。在它冰凍的外殼下，木衛二擁有的液態水是地球上所有海洋液態水總和的兩倍。天體生物學家通常把水作為生命的第一需求;好吧，木衛二被淹沒了。就在冰線以下，情況可能類似於南極冰蓋下的環境。在它的海底，木衛二可能有一個活躍的熱液噴口系統。這兩個地方都是地球上充滿活力的棲息地。
冰冷的物質往往會汽化，產生一種奇異的風化侵蝕作用，在沒有風或雨的情況下重新排列景觀。
為這個故事增添了新的轉折，木衛二的水有時可能會逃離它冰冷的邊界。哈勃太空望遠鏡已經至少四次探測到從木衛二噴發出的大量羽狀蒸汽。這一發現證實並擴展了關於是什麼讓木衛二成為一個如此充滿活力的世界的科學觀點。木衛二圍繞木星運行，軌道略呈橢圓形，在木星的引力作用下，木衛二時而被擠壓，時而被拉伸。這種彎曲在衛星內部產生了強烈的摩擦，產生的熱量足以維持木衛二冰凍外殼下溫暖的海洋。羽流的存在表明，木衛二的伸展也打開和關閉了一個裂縫網絡，使得埋藏其中的水可以像間歇泉一樣噴發。
如果這些間歇泉是由貫穿地殼的海水組成的，那麼它們可能攜帶著水生生物的痕跡。如果這些羽狀物升得足夠高，未來的宇宙飛船就可以直接穿過它們，探測生物化學物質。
圖解:下面的跡象:鹹海水似乎已經衝破了木衛二冰凍的外殼，形成了一個紅棕色的條紋網絡。也許在這個過程中攜帶著水生生物的痕跡?這個場景有100英裡（約16萬千米）寬。 美國宇航局/姓名/ SETI研究院（NASA/JPL-Caltech/SETI Institute）
在2015年美國宇航局艾姆斯研究中心舉行的外行星評估小組（OPAG）會議上，你可以看到人們為什麼會頭暈目眩。外行星評估小組是一個關於冰封世界的定期論壇，是外行星評估小組的簡稱，感覺介於MacWorld博覽會和黑膠唱片展會之間。在這些地方，忠實的信徒與新手混在一起，炫耀最新的科學成果，討論各種思辨性的想法，並為探索制定策略。隨著每一項新數據的出現，他們越來越相信木衛二才是尋找外星生命的地方而不是火星。在木衛二上發現羽狀物是另一個刺激因素。當瑞典皇家理工學院的洛倫茨羅斯(Lorenz Roth)通過一條失真的電話線打來電話，報告一次尋找此類火山噴發復發的研究時，整個房間一片死寂(唉，運氣還不太好)。
註：1.外行星評估小組(OPAG)是美國宇航局於2004年底成立的，旨在確定外太陽系探索的科學重點和途徑。該小組由一個15人的指導委員會組成，該委員會積極徵求科學界的意見，並向NASA總部報告其發現。OPAG為NASA提供投入，但不提供建議。
2.Macworld是一本專門關注蘋果公司產品的網站及月刊，雜誌由Mac Publishing出版，總部位於美國舊金山。Macworld始創於1984年2月 [1]，如今已發展為全北美洲最暢銷的蘋果產品雜誌，是現存蘋果雜誌中歷史最悠久的。
另一個重要的信息是關於外行星評估小組（OPAG）會議的:木衛二發現了板塊構造，就像地球一樣，不像我們所知道的任何其它世界。構造學描述的是地殼在內部來回運動和循環的過程。約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室的路易斯·普羅克特(Louise Prockter)通過費力地重建伽利略號宇宙飛船的舊圖像，共同發現了木衛二上的這種活動。伽利略號宇宙飛船於1995年至2003年環繞木星運行(對其它伽利略號數據的分析表明，該探測器在1997年飛過了歐洲大陸的水羽，但當時科學家沒有意識到這一點。)
註：伽利略號（英語：Galileo）是美國宇航局一艘無人太空飛行器，專門用作研究木星及其衛星。它以文藝復興時期義大利天文學家伽利略的名字來命名，於1989年10月18日由太空梭亞特蘭蒂斯號運送升空，任務名稱為STS-34，它於1995年12月7日接近木星。
正如普羅克特在會上向我解釋的那樣，移動地殼可能會做兩件重要的事情。它使表面的冰，以及它在陽光下形成的所有化合物，循環進入黑暗的海洋;這種化學物質的流動對向海洋提供營養至關重要。地殼的運動也將海洋物質帶到了地表，在那裡，窺探的人類眼睛可以尋找有關木衛二海洋的線索，而無需真正深入其中。
在這些發現的支持下，對木衛二的崇拜現在已經擺脫了外行星評估小組（OPAG）會議的限制。一次成功的木衛二之旅將使人們關注木衛二那令人難以置信的冰雪和海洋環境。這也將幫助科學家們全面了解冰的世界。冰冷的衛星、矮行星和巨大的小行星是太陽系廣闊外層的常態，如果它們重複木衛二的模式，它們可能包含了太陽系的大部分可居住區域。我們有充分的理由認為，在其他恆星周圍也存在著同樣豐富的冰世界。把所有這些新想法放在一起，表明銀河系可能總共包含數百億個適合生命生存的冰盒。
但是，如果這些驚人的推斷似乎表明，科學家們正開始掌握木衛二的工作原理，那麼請允許我提出相反的觀點。木衛二在很大程度上仍然是一個巨大的、充滿混亂的冰球。
圖解:冰下:藝術家對木衛二(前景)、木星(右)和木星最內層的大衛星木衛一(中)的構想顯示，鹽從木衛二的液態海洋中冒出來，到達其冰凍表面。美國國家航空航天局/姓名
我們所知道的關於木衛二表面的大部分情況都來自於美國宇航局的伽利略計劃，該計劃於1995年到達木星。在歷時八年的任務中，伽利略號繪製了大部分木衛二的地圖，但粗略的解析度約為每像素一英裡（約1609米）。相比之下，今天最好的火星圖片顯示的特徵只有三英尺（約0.9米）。霍普金斯應用物理實驗室的伊莉莎白·齊比(Elizabeth Zibi)承諾，美國國家航空航天局（NASA）即將發射的木衛二探測器上的攝像頭將達到類似的清晰度。在那之前，想像一下用一張地圖導航，地圖上沒有顯示任何小於1英裡的東西，你就會知道探索木衛二科學家要走多遠。
更重要的是，在非常基礎的層面上，行星科學家仍然沒有很好地掌握地質學(或者我們應該說「冰川學」)在冰凍環境下是如何工作的。你看，冰不僅僅是冰。NASA噴氣推進實驗室(Jet Propulsion Laboratory)的羅伯特帕帕拉多(Robert Pappalardo)向我解釋了其中的一些複雜性。在木衛二，赤道溫暖的日子裡，表面溫度可能會上升到零下210華氏度（約零下99攝氏度）;在兩極，最低溫度驟降至零下370華氏度（約零下188攝氏度）。
在這些條件下，水被正確地認為是一種礦物，而冰大約具有混凝土的稠度。在許多方面，它與巖石的斷裂和破碎方式驚人地相似。但即使在如此深的冰期，木衛二表面的冰也可以直接從固態蒸發成氣態，而巖石則不會。冰冷的物質往往從較暗、較暖的地區沸騰出來，聚集在較明亮、較冷的地區，產生一種奇特的風化侵蝕作用，在沒有風或雨的情況下重新排列景觀。
在木衛二表面還發生著各種各樣的事情。木星有一個巨大而強大的磁場，可以用輻射轟擊它的衛星:平均每天大約500雷姆，你可以更容易地判斷出這個劑量足以在一小時內讓你生病，在24小時內殺死你。這種輻射能迅速分解任何有機化合物，大大增加了尋找生命的難度，但也會產生各種其它複雜的化學物質。噴氣推進實驗室的一項實驗表明，木衛二條紋的顏色是由受輻射的海鹽造成的。它們和其它碎片分子一起，連同彗星撞擊帶來的源源不斷的有機物質雨，可以作為生命的能源，當它們循環回到海洋時，那裡的任何生物都會得到很好的保護。
如果一個外星人在木衛二的海洋中遊泳，卻沒有人看到它，它真的是活著的嗎?
木衛二的外殼——它冰冷的外殼——的運動是另一個神秘的領域。帕帕拉多指出，在冰的世界裡，水扮演著巖漿和地下深處熾熱巖石的角色，但冰和巖石再一次不是完全一樣的。溫暖的冰在高壓下會變軟，幾乎變成泥漿，慢慢地流動。可能有複雜的環流模式完全包含在地殼中，地殼可能有10到15英裡厚(16到24公裡厚，或多或少;這是木衛二任務將要調查的另一個謎)。殼內可能存在液態水池，與底層海洋隔絕。表面的水羽可能不是直接來自海洋;它們有可能來自這些中間湖泊，類似於南極洲基本上未被探索的東湖。
註：全世界最大的已知冰下湖（subglacial lake）──東湖（Lake Vostok）
在外行星評估小組（OPAG）會議上，關於冰的循環的看似狹隘的爭論引發了關於木衛二上生命前景的豐富多彩的辯論，進而也引發了對其它無數冰世界生命前景的爭論。喬治亞理工學院的布蘭妮·施密特想知道木衛二上活躍的地質學(冰川學)是否完全發生在地殼內部。如果物質在表面和海洋之間完全不流通，木衛二就是密封的。生命無法從上面獲得任何新鮮的化學物質，如果它無論如何設法存活下來，我們可能永遠也不會知道；除非我們找到一種方法，挖一個洞一直穿過去。外行星評估小組（OPAG）的幾位研究人員認為，要想找到有意義的答案，就需要一個表面著陸器;一位精力充沛的觀眾反覆主張，應該發射一個撞擊器——類似一個高速保齡球——來撞擊地表，並甩掉任何可能埋在地下的微生物。
至於木衛二的海本身，它甚至深入到你可能稱之為「未知之水」（原文：aqua incognita此處為意譯）的地方。如果表面真的像實驗所顯示的那樣布滿了鹽條紋，那就表明這是一個富含礦物質的海洋；在這個海洋中，海水與底部的巖石海床相互作用強烈。這種相互作用的一個可能來源是由木衛二的內熱提供動力的熱液噴口網絡;這樣的噴口可以提供化學能量來維持木衛二的生命，就像在地球上一樣。但是總的水熱活動有多少呢?酸度和鹽度對生命有益嗎?下面有多少有機物質?科學家們互相提出了一系列挑釁性的問題，到目前為止還沒有答案。
我們什麼時候(或者是否)能找到答案，在顯而易見的是很大程度上取決於木衛二的內在本質有多少。外行星評估小組（OPAG）會議上的對話有時演變成一種類似大學存在主義的爭論:如果一個外星人在木衛二的海洋中遊泳，卻沒有人看到它，它真的是活著的嗎?
圖解:冰景:整個木衛二表面的全球地圖，由美國宇航局伽利略號宇宙飛船的190張圖片和旅行者2號宇宙飛船的14張圖片組成。NASA / JPL / Bjorn Jonsson
「木衛二」號的忠實粉絲們已經等待了很長一段時間，等待一項能夠消除這些爭論的任務，或者至少能以確鑿的數據為依據。這種等待在樂觀與失望之間搖擺不定。美國宇航局計劃的木衛二軌道飛行器在1999年獲得批准，但在2002年被取消。該機構提出了一個更有野心的、由核能驅動的木星冰衛星軌道飛行器的計劃，這一計劃在2006年被推遲並在最終取消之前看起來令人難以置信。與歐洲航天局(European Space Agency)擬議中的合資項目甚至從未走到這一步，儘管歐洲人正在推進他們的部分計劃，即在2030年向木星的另一顆冰凍衛星——木衛三(Ganymede)發射探測器。
「木衛二快船」配備了包括照相機和光譜儀在內的科學儀器，它將多次掠過月球，並產生確定其成分的圖像。「木衛二」號有可能包括一個著陸器。儘管資金還沒有到位，但一位熱心的工程師亞當斯特爾茨納(Adam steltzner)，這位想出了如何將兩噸重的「好奇號」探測器安全地降落在火星上的工程師向我保證，從技術角度來看，設計一個配備火箭的小型探測器，像「好奇號」探測器那樣降落，那麼在「木衛二」上實現軟著陸並不困難。在那裡，它可以鑽到木衛二表面，尋找可能沒有被木星輻射爆炸降解的有機物質。
但外行星評估小組（OPAG）的科學家們都悲哀地表示，你不會看到那些出現在美國國家航空航天局（NASA）推測的「未來任務概念」網頁上的、很酷的木衛二號潛艇之一。在地球上對東湖（Lake Vostok）進行探測被證明是一項艱巨的挑戰。鑽過10英裡甚至更多的木衛二上的冰，用遠程控制探索外星海洋，這是我們仍然不知道該怎麼去做的事情。當然，在美國國家航空航天局（NASA）未來的預算中也不可能實現。
不論怎樣，即使是美國國家航空航天局（NASA）目前的木衛二計劃的簡單版本，也會公布出大量關於冰封世界如何運作，以及它們支持生命存在的可能性的信息。如果答案像許多科學家所希望的那樣令人興奮——正如我也強烈期望的那樣——它將支持未來前往土衛六、土衛二和一些木衛二其它迷人表親的任務。這也將重塑對其它恆星周圍宜居星球的探索。目前，天文學家們主要集中精力尋找其它類地行星，但也許這並不是主要的工作。也許宇宙中的大多數生命都被鎖在冰殼下，安全、但幾乎無法探測。
無論木衛二是否是外星生物的家園，它都將告訴我們生命的範圍，以及生命可能存在的地方。這顆冰冷的衛星將有助於治癒其巖石行星沙文主義的科學。嘿，你叫誰白球?
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. nautil- COREY S. POWELL-阿影少女-流星魂
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