全新的知識增加了：來看歐洲JUICE號飛行器如何探尋外星海洋

歐洲的「木星冰月探測器(JUICE)」怎樣探尋外星人的海洋

一位藝術家描繪的JUICE飛行器遨遊木星系統的景象（圖像： ESA）

對於探索地球之外的生命的科學家的首要任務之一是確定太陽系之外的冰雪之下隱藏的的巨大全球海洋。

歐洲航天局計劃在2022年致力於這項任務。這艘命名為冰質木衛探測器（JUICE）的飛船將巡視木星系統，尤其是對木星中三個最大的衛星的觀察：木衛三，木衛四，木衛二。科學家們還不能確定，但他們懷疑這三個地方可能隱藏著巨大的海洋。

「我們有充分的理由相信在冰殼內部擁有一個地下海洋，「歐航局一個參與木星冰月探測器項目的行星科學家Olivier Witasse在3月31日的一次協同美國國家科學院的報告中說到。JUICE任務是為了給科學家們提供確定那些海洋是否存在所需要的數據。

JUICE團隊的目標是使用幾種不同的方法去解決那個問題。

太空飛行器有一項技術非常簡單，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射出羽狀物，但還尚未證實。如果這是真的，JUICE可能可以穿過這些羽狀物並且對他們兩次越過地球時所包含的液體進行研究。「我們需要運氣，」Witasse說「羽狀物必須存在，這仍然是一個有爭議的問題。」

他說，JUICE的其他戰略不太靠運氣而且不僅僅局限於木衛二。作為這次任務所採用的方法中的一個例子，Witasse簡述了飛船將如何木衛三上發揮作用，這是唯一一顆JUICE將直接繞軌道運行的衛星。

首先，有一個長期的方法，它依賴於測量衛星周圍磁場。如果一堆可以導電的液體正在一個世界裡蕩漾，它以一種應該讓冰質木衛探測器測量它的方式幹擾了衛星和木星的磁場。然而，使用這種方法，冰質木衛探測器將需要在整個木星系統中進行測量，以產出足夠的數據。之前有一個美國航天局的任務，伽利略，在1995和2003年攜帶一個相似的機器探索了木星系統。

冰質木衛探測器也將測量木星的每個衛星是怎樣通過與系統中其他世界潮汐作用而拉伸的。木星太大了，以至於它強拉了它的四大衛星，這些衛星中的三顆以同步編排的方式繞軌道運行，以至於它們相互之間施加了嚴重的拉力。

正如地球與月球共舞產生的潮汐一樣，所有這些強拉都會扭曲木星的衛星。維塔斯說，不管這些衛星有沒有海洋，這都應該是真的，但是如果它們不是海洋世界，這些潮汐的大小可能不同——對於一個沒有海洋的衛星，與可能在26英尺（8米）和33英尺（10米）的衛星相比，潮汐要高3英尺（1米）。

「那是一項能夠測量冰質衛星內部的有力技術」，他說，儘管這將需要太空飛行器去很近地接觸衛星，並且多次繪製整個表面的地圖。這些需要意味著，直到任務的最後一個階段，也就是冰質木衛探測器在繞衛星軌道的最低軌道的三個月，才可能測量木衛三。

冰質木衛探測器尋找外星海洋的最新技術，也許也是它最奇怪的。這種方法依賴於環極的測量，例如木衛三的極點。這些耀眼的光沒有完全對稱地圍繞著衛星的極點旋轉，相反，它們像帽子的帽簷一樣歪斜傾斜，在衛星周圍旋轉。

根據科學家的模型，受第一種技術所針對的相同磁場變化的影響，環形擺動的程度將根據月球的內部結構而變化。如果沒有海洋隱藏在衛星的冰冷的地殼下，這個帶會大約擺動三倍。與冰質木衛探測器其他的選項相比，這項技術需要的測量應該會更少。

當然，這些方法都不能很快地解決科學家們關於這些遙遠世界的問題，因為深空探索需要時間。冰質木衛探測器現在計劃在2022年發射，它將會花7年的時間到達木星系統。如果太空飛行器準時發射，它將在2029年和2033年進行大部分的觀測。

作者：Meghan Bartels

FY：Astronomical volunteer team

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