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深入欧罗巴木卫2的地下冰洋,会发现什

发布时间:2023/9/19 12:05:09   
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今天我们来聊木卫二,叫做Europa欧罗巴,排行第二并不是因为它是木星的第二大卫星,而是因为它是第二颗被发现的木星卫星,是多年前由意大利的天文学家伽利略用望远镜发现的。欧罗巴直径公里和月球(直径3公里)差不多大,欧罗巴的整个表面积和非洲相当,欧罗巴的主体是一颗岩石星球,根据其南半球的最大撞击坑,皮韦尔撞击坑的形状分析,欧罗巴的表面由一块完整的冰构成。

这层冰的厚度达10-30公里,所以欧罗巴是一个名副其实的“冰球”,由于表面的陨石坑罕见,欧罗巴是太阳系最光滑的天体,欧罗巴最突出的特征就是表面那些张牙舞爪遍布整个星球的深褐色条纹,这些就是冰壳上的裂纹。由此科学家得出了一个大胆的结论

由于木星和其它几颗卫星的不同重力牵引,欧罗巴的内部冰壳被液化成了海洋,只有这样表层的冰壳才会被木星巨大潮汐力撕裂。如果把欧罗巴和地球上的海洋,全部做成一个水球,欧罗巴的水球比地球的水球大两倍还要多。

年,美国NASA发射了伽利略号木星探测器,进一步确定了欧罗巴拥有冰下海洋,这个任务是对木星及其几个重要的卫星进行观测。

年在经过欧罗巴上空公里的时候,探测器发回了数据,科学家惊讶地发现欧罗巴地磁北极点的位置,发生了变化,并且移动很频繁,几乎每5个小时就移动一次,并且呈现出一定的规律性,这个结果让人们困惑。

究竟是什么力量驱使欧罗巴的地磁北极点不断运动呢?

最后科学家一致得出一个结论,就是欧罗巴在其厚厚的冰壳下方拥有一个液体传导层,说得通俗一点就是拥有一个液体海洋,并且这个海洋还有洋流运动,拥有液体海洋已属难得,这个海洋还有规律性的洋流运动更是难上加难。我们知道,洋流运动就像海洋中的河流,它们在风和其它动力的推动下,遵循着一定的路线,周而复始的运动着。其规模比起陆地上的巨江大川还要大出成千上万倍,全球性洋流的作用是把生物从一个地方带到另一个地方,从深海带到浅海,作为食物链非常重要的一部分,洋流运动就意味着食物,意味着生命。

如果一个海洋没有洋流运动,就是真正意义上的死海,引起地球上的洋流运动主要原因,一个是月球的潮汐力,一个就是地球大气层内的气流运动。那么欧罗巴被厚厚的冰层大气运动是无法影响。冰层以下的海洋引起这种洋流运动的只可能是海洋下的地质运动,欧罗巴围绕着巨大的木星公转,公转一周仅需要3天左右的时间,那么这种高速度就会产生巨大离心力。巨大的离心力会加热地心。同时产生高速运动的地下洋流,由此可以推测欧罗巴冰层以下的海洋应该是一个翻滚的海水和火山并存的环境。

这种环境非常有利于生命的基础-氨基酸的产生及蛋白质的合成,而欧罗巴的洋流运动能够使得一些支持生命存在的化合物,在其的全球性海洋中移动。

到了年,哈勃望远镜观测到了欧罗巴的南极地区喷射出了水蒸气状的物质,高度达公里,这是由欧罗巴海洋中的冰火山造成的。冰火山一般存在于冰冻星球上,和火山不同的是冰火山喷出的不是岩浆,而是水和甲烷。那么到此为止欧罗巴的结构就大致清晰了。表面是一层10-30公里厚的冰壳,再往下是一个最深达公里的液态海洋,然后是岩石地幔,最里面是一个活跃的金属核心,金属核心将提供生命所需的各种重元素,以及让生命稳定繁衍的温室环境。

在3年,伽利略号电池即将耗尽,这样它在木星的引力下轨道可能发生变化,从而坠毁在欧罗巴上。

理论上,如果探测器和欧罗巴相撞可能导致地球的细菌在上面生存或者是污染欧罗巴上的海洋生命,为了保护这颗太阳系最有可能发现生命的天体。NASA让伽利略号使用最后一点动力飞向木星,以每小时17万公里的速度坠入木星大气层,探测器被完全烧毁,成为了木星上空一朵绚丽的烟花。

所以这么多证据让人们不得不相信,欧罗巴没有生命简直是不可能的。万事俱备,只欠东风,在伽利略号探测器3年自毁以后,NASA就制定了新的木星卫星探测计划,这就是木星冰月轨道器(JupiterIcyMoonsOrbiter)。这次的目的就是探寻木星的几颗卫星,尤其是欧罗巴的冰层厚度为将来的着陆器着陆做准备。

但是基于0年后,各国对月球探测的升温,美国重新启动了月球登陆计划,为了让各项预算支持这项计划,NASA从5年起逐渐停止了对木星冰月计划的投入,这项寻找欧罗巴生命的探测计划于年正式终止。

就在NASA终止该计划的同一年,欧航局ESA选择空客的防务和航天公司作为承包商,制定了新的欧罗巴探测计划,名字也和NASA几乎一样,叫做木星冰月探测器JUICE(JupiterIcyMoonsExplorer)。它的任务和NASA取消的木星冰月计划几乎一致,该探测器计划于2年以后,也就是年发射,于年到达木星。

在欧航局的木星冰月探测器启动后的一年,年NASA又重启了欧罗巴探测计划,并命名为欧罗巴快船计划(EuropaClipper),这个计划比之前的更加宏大。

主要目标有三个:

探明欧罗巴冰壳厚度;

着陆地点和海洋成分分析;

并且还有一个重要任务,它将飞跃欧罗巴的水汽喷射地点,对其海洋成分进行采样。

如果和地球水的成分一致,再考虑后续发射登陆器和钻冰机器人,这就像在购买商品前的试吃,味道对了再买。

年,NASA资助了一家叫做StoneAerospace的公司,0万美元用于验证可以钻透冰层的机器人,这种机器人叫做Cryobot

是一种使用大功率激光,融化冰层的钻地机器人,目前该公司的机器人,一年可以钻透8公里的深度,那么按照欧罗巴20-30公里的冰层,需要花费3-4年的时间才能到达冰下海洋。该公司已经在阿拉斯加的冰川上进行了一系列试验并获得了成功。

这个机器人就像一枚鱼雷,通过一根电缆连接提供电力里面装有一个深海探测器,到达海洋后就释放探测器进行全面的探索。到时候就是真正解开欧罗巴面纱的时刻,这是一个激动人心的任务。

我们设想一下,如果这个钻地机器人,真的钻到了欧罗巴的海洋,会发生哪些情况呢?

可能性一:

探测器顺利到达欧罗巴冰下海洋,经过一番探寻没有发现任何生命存在的迹象,整个海洋就是一个超大桶的纯净水,这有可能是因为海底的地质活动,不够剧烈导致海洋的温度不够,又或者是一些其它的未知原因。即使欧罗巴拥有液态水、大气层、磁场、地质运动、重元素、有机物等等一切,可能诞生生命的物质经过几千万年到几十亿年的演化,还是没有诞生出生命。这说明生命的产生比我们想象的要难的多,也许以人类目前的科技,寻找地外生命是一项不可能的任务。

可能性二:

欧罗巴的冰下海洋和地球上的深海热泉或者南极的沃斯托克湖(LakeVostok)类似,其生命的形态可能与地球上的某些嗜极生物(extremophile)相似,嗜极生物就是在极端环境下如强酸强碱、高盐、高温、低温以及高辐射等环境条件下生存的生物。这些最初存在于地球的古老海洋中,是一种生命的初级形态,包括一些单细胞生物和一些甲壳类节肢动物,还有能在任何环境下都能生存的缓步动物水熊虫,而这次探索也将彻底污染欧罗巴的冰下海洋,为这个星球带去地球的原生细菌,从而诞生出新的物种。

在地球最深处10米的马里亚纳海沟也存在有生物,这里的生物要承受1个大气压,如果没有特殊的身体结构,会被一下子压扁。所以海底最深的生物反而是那些能顺应压力的无脊椎动物。而且由于深海没有阳光不能支持海洋植物进行光合作用,而光合作用是绝大多数生态系统的基石,那这里的海洋一定有不断喷发的海底火山,能把火山抛出的一些化学物质中蕴含的化学能转换为生物能

供养生物,形成一个独特的生态系统。

那么欧罗巴的海洋中如果有生命,动物一定都是自带发光,就像地球深海的齾龌鱼,头上顶着一个灯笼到处寻找食物。

如果欧罗巴的海底有高级生命,那一定是全身发光的软件动物,他们可能拥有巨大的眼睛和绚丽的透明身体。这对于第一次看到这些生物的人类来说。就像是来到了幻想中的世界。这些生物如果经过足够长的时间。是有可能进化成一种文明的。只是这种文明还是很初级,类似于地球上的晚期智人阶段。冰下海洋就是他们世界的全部,他们在火山口附近的岩石山洞里栖息。或者建有大规模的海底房屋。以一种我们想象不到的方式生存。那么这个欧罗巴探测计划,包括探测器,着陆器和钻冰机器人,对比重返月球和登陆火星的计划都要来的更加激动人心。

因为这是比太阳系其它任何地方,都更可能发现生命甚至是高等生命的地方,哪怕只是发现一些基本生命,也足以颠覆整个人类的信仰,那就是如果一个小小的太阳系,就能同时诞生出两个支持生命的星球。那么放眼整个银河系、整个宇宙,生命的存在一定是

一种极其普遍的现象,那么现在地球上出现的各种UFO和疑似外星人的现象,就都能得到很合理的解释。

那就是如果我们跨越出这一步,对于认清人类在整个宇宙中的位置,有非常重大的意义。

真的希望以后能有机会和这些欧罗巴生物一起遨游在他们的海洋中。但是我也希望不要发现这些生物因为人类发现这些软件动物的第一反应都是“好吃吗?”。



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