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木衛二
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木衛二,在1610年被伽利略發現,是木星的第四大衛星,在伽利略發現的衛星中離木星第二近。木衛二比地球的衛星月球稍微小一點,直徑達到3100公里,是太陽系天體系統中的第六大衛星和第十五大天體。質量為4.80×10的22次方千克,這樣的結構也十分奇特,它被認為是一顆富水星球,比我們地球上的水還多,表面有著厚達幾十公里的冰蓋,下面則是深達上百公里的海洋,由于中間有一層液態水的海洋相隔,所以科學家認為木衛二的內心與外層的自轉情況并不一樣。
詳細介紹 PROFILE +

簡介

木(mu)衛(wei)(wei)二Europa(英語(yu)發音"yoo Roh puh"),在1610年(nian)被(bei)伽利(li)略發現,是(shi)木(mu)星的(de)(de)第(di)六顆已(yi)知衛(wei)(wei)星,是(shi)木(mu)星的(de)(de)第(di)四大衛(wei)(wei)星,在伽利(li)略發現的(de)(de)衛(wei)(wei)星中離木(mu)星第(di)二近。木(mu)衛(wei)(wei)二比地球的(de)(de)衛(wei)(wei)星月球稍微(wei)小一點,直(zhi)徑達到3100公里(li),是(shi)太(tai)陽系天體系統(tong)中的(de)(de)第(di)六大衛(wei)(wei)星和第(di)十(shi)五大天體。哈勃望遠(yuan)鏡的(de)(de)觀察揭示出木(mu)衛(wei)(wei)二有一個含氧的(de)(de)稀薄(bo)大氣(qi)(1e-11巴)。

太(tai)陽系中(zhong)大約165顆(ke)(ke)衛(wei)(wei)星里只(zhi)知道(dao)有7顆(ke)(ke)衛(wei)(wei)星(木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)一、木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)二、木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)三、木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)四、土衛(wei)(wei)二、土衛(wei)(wei)六和(he)(he)海(hai)衛(wei)(wei)一)擁有大氣層(ceng)。不(bu)像地球(qiu)的(de)大氣中(zhong)的(de)氧(yang),木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)二的(de)氧(yang)并不(bu)是生(sheng)物(wu)形成(cheng)(cheng)的(de)。它最可能是由于太(tai)陽光中(zhong)的(de)電荷粒子撞擊木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)二的(de)冰質表(biao)面而產生(sheng)水蒸氣,然后分成(cheng)(cheng)氫氣和(he)(he)氧(yang)氣。氫氣脫(tuo)離(li),留下了(le)氧(yang)氣。

木(mu)衛(wei)(wei)二(er)與木(mu)衛(wei)(wei)一的(de)組成與類地(di)行星相似(si):主要由硅酸(suan)鹽巖石組成。但是與木(mu)衛(wei)(wei)一不同,木(mu)衛(wei)(wei)二(er)其外層分(fen)布(bu)著厚度達100公里的(de)冰層,由于其存在內(nei)部能量源,冰下深(shen)處或擁有(you)液(ye)態(tai)水(shui)世(shi)界,該天體(ti)表(biao)面非常“光滑”,撞擊坑數量較少,這說明“歐(ou)羅巴(ba)”星球的(de)地(di)質構(gou)造比較活躍,從伽利略號發回的(de)數據表(biao)明木(mu)衛(wei)(wei)二(er)有(you)內(nei)部分(fen)層結(jie)構(gou),并可能有(you)一個小型金(jin)屬內(nei)核。

2013年12月11日(ri),美國NASA宣布(bu)(bu),木衛(wei)(wei)二表(biao)面(mian)發現黏土質礦物(wu)或可育成新生(sheng)命。木衛(wei)(wei)二表(biao)面(mian)布(bu)(bu)滿(man)了冰層(ceng),冰層(ceng)溫度在(zai)零(ling)下(xia)26度左右冰層(ceng)下(xia)有(you)海洋,比地(di)球最(zui)深的海洋還要(yao)深96公里。

2016年(nian)9月(yue)26日(ri)消息,美國宇航局專家杰(jie)夫·尤德(de)稱,木衛二的地(di)下海洋被認(ren)為是(shi)太陽(yang)系中(zhong)最(zui)有(you)希望存有(you)生命的地(di)方。

命名

木衛二由伽(jia)利(li)略和馬(ma)里烏斯(Marius,Simon)于(yu)1610年發現,伽(jia)利(li)略號還發現了(le)一些木衛二擁(yong)有微弱磁場的證據(相當于(yu)木衛三的四分之(zhi)一)。

木衛二(Europa):希臘神(shen)話(hua)中腓尼基(Phoenicia)公(gong)主歐羅(luo)巴(Europa),阿革諾(nuo)耳(er)(Agenor)的女兒。大神(shen)宙斯(Zeus)化(hua)作一頭白色(se)的公(gong)牛將其劫至克里特島(Crete),并與她生下了三個兒子:彌(mi)諾(nuo)斯(Minos)、拉達曼(man)堤(di)斯(Rhadamanthys)和薩耳(er)佩冬(Sarpedon)。

歐羅巴(ba)是(shi)希(xi)臘(la)神話中的(de)(de)一位美(mei)麗的(de)(de)腓尼基公(gong)主(zhu),其(qi)他三(san)顆(ke)伽利略衛(wei)星也被馬里烏(wu)斯以(yi)希(xi)臘(la)神話人物分別命名為伊奧(Io,木(mu)衛(wei)一)、蓋(gai)尼米(mi)德(de)(Ganymede,木(mu)衛(wei)三(san))和卡利斯托(Callisto,木(mu)衛(wei)四),這四個人物皆以(yi)俊(jun)美(mei)著稱(cheng)。但是(shi)在20世紀(ji)中葉以(yi)前(qian),相當長的(de)(de)一段(duan)時期(qi)內,這一套(tao)命名并(bing)未(wei)被天文(wen)(wen)學家所(suo)認(ren)可。早期(qi)的(de)(de)文(wen)(wen)獻(xian)中多以(yi)位置(zhi)編號(hao)將(jiang)“歐羅巴(ba)”稱(cheng)作“木(mu)衛(wei)二”。1892年發(fa)現(xian)了木(mu)衛(wei)五,比之前(qian)已知的(de)(de)所(suo)有木(mu)星衛(wei)星都更(geng)靠內。1979年旅行(xing)者號(hao)探測器又(you)發(fa)現(xian)了三(san)顆(ke)內側衛(wei)星,至此,“歐羅巴(ba)”的(de)(de)位置(zhi)排到(dao)了第六。盡管如此,編號(hao)名仍然承襲下來,并(bing)偶有使用(yong)中文(wen)(wen)因(yin)對音等(deng)問題,亦(yi)通行(xing)以(yi)“木(mu)衛(wei)二”指稱(cheng)“Europa”。

特征

組成

木衛二與木衛一的組成與類地行星相似:主要由硅酸鹽巖石組成。但是與木(mu)衛一(yi)不(bu)同,木(mu)衛二(er)(er)(er)有一(yi)個(ge)薄薄的(de)(de)冰(bing)外(wai)殼。從伽利略號發回(hui)的(de)(de)數(shu)據表(biao)明木(mu)衛二(er)(er)(er)有內部分層(ceng)結構,并(bing)可能(neng)有一(yi)個(ge)小型金屬內核(he)。但是木(mu)衛二(er)(er)(er)的(de)(de)表(biao)面(mian)不(bu)像一(yi)個(ge)內層(ceng)太陽(yang)系的(de)(de)東西,它極(ji)度(du)的(de)(de)光滑:只能(neng)看到(dao)極(ji)少的(de)(de)數(shu)百米高(gao)的(de)(de)地形(xing)。凸出的(de)(de)記(ji)號看來只是反照率特(te)性或是一(yi)些不(bu)大的(de)(de)起伏。

外觀

木衛二的表面照片與地球海洋上的冰的照片相似。這可能是(shi)因為木衛二表面的冰(bing)以下有(you)一層液態(tai)的水(shui)(shui),或(huo)許有(you)50千(qian)米深,由引潮力帶來的熱量保(bao)持(chi)液態(tai)。若假設成立,這將是(shi)除地球之外,太陽系(xi)中唯(wei)一一個有(you)大量的液態(tai)水(shui)(shui)存(cun)在的地方。

木衛(wei)二最醒目(mu)的(de)外觀是遍(bian)布(bu)全球的(de)一串(chuan)(chuan)串(chuan)(chuan)十(shi)字條紋(wen)。較大(da)的(de)一個向外擴散到淡(dan)色(se)物(wu)質地帶,長近(jin)20千米(mi)。最近(jin)的(de)有關它(ta)們的(de)起(qi)源理論(lun)是:它(ta)們由一連串(chuan)(chuan)火山(shan)噴出物(wu)或噴泉產生。

來(lai)自伽(jia)利略號(hao)兩(liang)次接近(jin)木(mu)衛二(er)(er)發(fa)回(hui)的(de)(de)圖(tu)片看來(lai)驗證(zheng)了(le)早期的(de)(de)理論(lun):木(mu)衛二(er)(er)上的(de)(de)環形山很少,只發(fa)現三個(ge)直徑大于5千米的(de)(de)環形山。這表(biao)(biao)明它有(you)(you)一(yi)個(ge)年輕又(you)活躍(yue)的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)。然(ran)而,旅行者號(hao)做了(le)一(yi)小部分的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)高清晰度(du)地圖(tu),木(mu)衛二(er)(er)的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)精(jing)確年齡是一(yi)個(ge)懸而未決問題。但(dan)一(yi)些活動很顯然(ran)正(zheng)在發(fa)生,有(you)(you)些區域看來(lai)很像春天到來(lai)時(shi)兩(liang)極(ji)海洋處(chu)冰塊融化的(de)(de)情景(jing)。木(mu)衛二(er)(er)表(biao)(biao)面(mian)和內部的(de)(de)確切(qie)性(xing)質還不很清楚,但(dan)有(you)(you)一(yi)個(ge)表(biao)(biao)面(mian)“海洋”的(de)(de)確切(qie)證(zheng)據。

木(mu)衛二是太陽系中(zhong)(zhong)(zhong)另一(yi)顆與眾不(bu)同的(de)(de)衛星(xing)。木(mu)衛二是太陽系中(zhong)(zhong)(zhong)最(zui)明(ming)亮(liang)的(de)(de)一(yi)顆衛星(xing),它(ta)之所以(yi)顯得如此明(ming)亮(liang)是由于它(ta)表面有(you)一(yi)層厚(hou)厚(hou)的(de)(de)冰(bing)殼(ke)(ke),這層冰(bing)殼(ke)(ke)上布滿了隕石撞擊坑和(he)縱橫交錯的(de)(de)條紋。木(mu)衛二的(de)(de)內部很可(ke)(ke)能是非常(chang)活躍的(de)(de),在(zai)冰(bing)殼(ke)(ke)下(xia)面很可(ke)(ke)能隱藏了一(yi)個(ge)太陽系中(zhong)(zhong)(zhong)最(zui)大的(de)(de)液態水(shui)海洋,這個(ge)海洋中(zhong)(zhong)(zhong)極有(you)可(ke)(ke)能存在(zai)著生(sheng)命(ming)。

大氣

1994年,哈勃空間望(wang)遠(yuan)鏡的(de)Goddard高解(jie)釋度光譜儀觀測到,木衛二的(de)表(biao)面包裹著一層主要由氧(yang)構成的(de)極其稀(xi)薄的(de)大(da)氣(1地表(biao)氣壓約(yue)1微帕)。在已知的(de)太陽系(xi)的(de)所(suo)有(you)衛星當中(zhong)(zhong)只有(you)七顆(ke)具有(you)大(da)氣層(其他六星為木衛一、木衛四、土衛二、木衛三、土衛六和(he)海衛一)與地球不(bu)同,木衛二大(da)氣中(zhong)(zhong)的(de)氧(yang)是非生物來源(yuan)的(de)。很(hen)可能是帶電粒子(zi)的(de)撞擊(ji)和(he)陽光中(zhong)(zhong)的(de)紫外線(xian)(xian)線(xian)(xian)的(de)照射使木衛二表(biao)面冰層中(zhong)(zhong)部分(fen)水分(fen)子(zi)分(fen)解(jie)成氧(yang)和(he)氫,氫因(yin)原(yuan)子(zi)量低而逃逸,原(yuan)子(zi)量相對較高的(de)氧(yang)則被保留下來。

軌道

木衛(wei)(wei)二與(yu)木星之(zhi)間的(de)平均距離為670,900千米,公(gong)轉(zhuan)一周只(zhi)須三(san)天(tian)半(ban)的(de)時間。它的(de)軌(gui)道十分接近正圓,偏心率(lv)僅0.009。跟(gen)其(qi)他(ta)的(de)伽利略衛(wei)(wei)星一樣,木衛(wei)(wei)二也被潮汐鎖定,因而有一個半(ban)球永遠(yuan)朝向(xiang)木星。由木星和(he)其(qi)他(ta)衛(wei)(wei)星不同(tong)方向(xiang)的(de)重力牽(qian)引所轉(zhuan)化成的(de)熱和(he)能量(liang)為有可(ke)能發生的(de),冰(bing)層(ceng)內部(bu)液化成海洋,以及驅動表層(ceng)下的(de)地質運動提(ti)供了必要的(de)條件(jian)。

地質結構

木衛(wei)二(er)(er)的(de)(de)(de)(de)主體(ti)構(gou)成與(yu)類(lei)地行(xing)(xing)星(xing)相似,即主要由(you)硅酸鹽巖石(shi)構(gou)成。它的(de)(de)(de)(de)表面(mian)由(you)水覆蓋,據推測厚可(ke)達上(shang)百(bai)千米(上(shang)層為凍結的(de)(de)(de)(de)冰殼(ke)(ke),冰殼(ke)(ke)下(xia)是液態的(de)(de)(de)(de)海洋),1995到(dao)2003年(nian)期間環繞(rao)木星(xing)進行(xing)(xing)科學考(kao)查的(de)(de)(de)(de)伽(jia)利略號飛船所采集到(dao)的(de)(de)(de)(de)磁場(chang)(chang)數據表明,木衛(wei)二(er)(er)在木星(xing)磁場(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)影響下(xia)自身能夠產生(sheng)一(yi)(yi)個感(gan)應磁場(chang)(chang),這一(yi)(yi)發(fa)現暗示著,其(qi)表層內部很可(ke)能存在與(yu)咸水海洋相似的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)導(dao)層,木衛(wei)二(er)(er)可(ke)能還(huan)有(you)一(yi)(yi)個金屬性的(de)(de)(de)(de)鐵核。

表面特征

木衛二的表面大體光滑,很少有超過幾百米的起伏,不過在某些地區(qu)也(ye)可以觀測到接近一(yi)公(gong)里的(de)落差。木衛二是太(tai)陽系中最光滑的(de)天體。它(ta)那(nei)些顯眼的(de)縱(zong)橫交錯的(de)紋路(lu),也(ye)就(jiu)是所謂的(de)返照特色,是由低淺的(de)地形所造成。由于撞擊坑非常少,木衛二是返照率最高(gao)的(de)衛星之(zhi)一(yi)。這也(ye)暗(an)示了它(ta)的(de)表面是相當(dang)“年(nian)(nian)輕”和(he)“活(huo)躍”的(de);基于對木衛二可能經受的(de)彗星撞擊頻度的(de)估算,它(ta)的(de)“表面”年(nian)(nian)齡大概在2千萬到1億八千萬年(nian)(nian)之(zhi)間。

木衛二表面最突出的特征就是那些張牙舞爪地布滿整個星球的暗色條紋。近距離觀測表明,條紋兩側的板塊有相向移動的現象。大一點的條紋橫向跨度可達20公里,可以觀察到這些寬條紋的深色部分和板塊外緣有模糊過渡。規則的紋路,以及寬條紋夾有淺色的細紋,這些形態很可能是由表層冰殼開裂較溫暖的下層物質暴露而引起的冰火山噴發或間歇泉所造成。這與在地球上的海脊有著相似的效果。據推想,大部分的裂痕是由木星所施加的強大的(de)(de)(de)(de)(de)潮(chao)汐壓(ya)(ya)力所(suo)造成;由(you)于(yu)(yu)木(mu)衛(wei)二(er)已被潮(chao)汐鎖定,它總是(shi)保持一(yi)個方向對著木(mu)星,固(gu)定的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)(ya)力模式(shi)應該可(ke)以(yi)形成特(te)定的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)預測的(de)(de)(de)(de)(de)破例式(shi)樣。然而在木(mu)衛(wei)二(er)表(biao)面上只有新(xin)近(jin)出現的(de)(de)(de)(de)(de)裂痕才符合預測的(de)(de)(de)(de)(de)式(shi)樣,其(qi)(qi)他的(de)(de)(de)(de)(de)裂痕可(ke)以(yi)向各個方向延伸,年代(dai)越久遠的(de)(de)(de)(de)(de)就(jiu)越是(shi)如(ru)此。一(yi)個較合邏輯的(de)(de)(de)(de)(de)解釋是(shi),木(mu)衛(wei)二(er)其(qi)(qi)表(biao)層的(de)(de)(de)(de)(de)自轉速度要略快于(yu)(yu)其(qi)(qi)內部,冰(bing)面下的(de)(de)(de)(de)(de)海洋將(jiang)外殼與(yu)更下層的(de)(de)(de)(de)(de)地(di)幔分隔開,冰(bing)殼在木(mu)星的(de)(de)(de)(de)(de)重力牽扯(che)下被撕裂。對比旅行者號和伽利(li)略號拍攝的(de)(de)(de)(de)(de)照片可(ke)測算出,大約每(mei)10,000年木(mu)衛(wei)二(er)的(de)(de)(de)(de)(de)外殼會比其(qi)(qi)內部多自轉一(yi)周。

木(mu)衛(wei)二另一個顯著(zhu)的(de)(de)(de)特征(zheng)就是(shi)遍布(bu)四野的(de)(de)(de)或大或小(xiao)或圓(yuan)或橢的(de)(de)(de)暗(an)(an)(an)斑,拉丁文作lenticulae,義為“雀斑”。這些暗(an)(an)(an)斑有(you)(you)的(de)(de)(de)突起如穹有(you)(you)的(de)(de)(de)凹陷如坑有(you)(you)的(de)(de)(de)平坦(tan)如鏡(jing),也(ye)有(you)(you)的(de)(de)(de)紋理紛糅粗糙。突起的(de)(de)(de)小(xiao)丘(qiu)多頂部平整(zheng),顯見著(zhu)原本是(shi)與周(zhou)遭的(de)(de)(de)平原一體,受推(tui)擠上(shang)抬(tai)而形成。據推(tui)想,暗(an)(an)(an)斑的(de)(de)(de)形成是(shi)下(xia)層溫(wen)度較高的(de)(de)(de)“暖冰”在(zai)(zai)透刺(diapir)作用(yong)下(xia)向上(shang)涌升而穿(chuan)透表(biao)層的(de)(de)(de)“寒冰”所(suo)致,其運動機理與(地球)地殼(ke)內部的(de)(de)(de)熔巖窨(magma chamber)相(xiang)似。光滑的(de)(de)(de)暗(an)(an)(an)斑是(shi)“暖冰”沖破表(biao)殼(ke)時有(you)(you)融(rong)水滲出所(suo)造成,那些粗糙雜(za)錯的(de)(de)(de)斑痕(又被稱作“混沌”(chaos)區域,如康(kang)納馬拉混沌)是(shi)由大量細小(xiao)的(de)(de)(de)表(biao)殼(ke)碎片鑲嵌在(zai)(zai)暗(an)(an)(an)色(se)的(de)(de)(de)圓(yuan)丘(qiu)中所(suo)構成,就像是(shi)極地海洋(yang)中漂(piao)浮的(de)(de)(de)冰山(地球)。

冰下海洋

木衛二的表面溫度在赤道地區平均為110K(-163℃),兩極更低(di),只有(you)50K(-223℃),所以(yi)表面的(de)(de)水是(shi)永久(jiu)凍(dong)結的(de)(de)。但是(shi)潮汐力所提供的(de)(de)熱能(neng)可能(neng)會使表面冰層(ceng)以(yi)下的(de)(de)水保持液態。這個猜想(xiang)最初由針(zhen)對潮汐熱的(de)(de)一(yi)系(xi)列(lie)推(tui)測所引發(略(lve)為偏心(xin)的(de)(de)軌道(dao)和(he)木衛二(er)與其他伽利略(lve)衛星之間的(de)(de)軌道(dao)共振所產生的(de)(de)后(hou)果(guo))。

據推測木(mu)(mu)衛(wei)二(er)的(de)(de)(de)地形特征(zheng)意味(wei)著冰(bing)下海(hai)(hai)洋的(de)(de)(de)存在。有(you)(you)學者將木(mu)(mu)衛(wei)二(er)表(biao)面極富特色(se)的(de)(de)(de)混(hun)亂地帶解(jie)釋(shi)為(wei)(wei)下層(ceng)海(hai)(hai)水滲出地表(biao)而造(zao)成(cheng)。但是這(zhe)一解(jie)釋(shi)爭議極大(da)(da),多數(shu)對木(mu)(mu)衛(wei)二(er)進行研究的(de)(de)(de)地質學家更(geng)傾(qing)向(xiang)于支(zhi)持(chi)一個被稱作(zuo)“厚冰(bing)”模型的(de)(de)(de)理(li)論,他(ta)們認為(wei)(wei)即便存在這(zhe)樣的(de)(de)(de)海(hai)(hai)洋,也幾乎(hu)不可能對表(biao)面造(zao)成(cheng)直(zhi)接(jie)的(de)(de)(de)影(ying)響。對冰(bing)殼厚度的(de)(de)(de)估算也存在相當大(da)(da)的(de)(de)(de)分(fen)歧(qi),有(you)(you)認為(wei)(wei)是幾千米的(de)(de)(de),也有(you)(you)認為(wei)(wei)是數(shu)十千米的(de)(de)(de)。

如果身處(chu)木(mu)星的(de)衛(wei)星木(mu)衛(wei)二(er),可以看到高達200千米的(de)壯(zhuang)觀噴(pen)泉。這(zhe)可能是木(mu)衛(wei)二(er)冰(bing)凍表面下隱(yin)藏著一(yi)個(ge)巨大海洋(yang)的(de)最好證據。美國和德(de)國研究人員2013年(nian)(nian)12月(yue)12日在《科學(xue)》雜志上報告說,他們利用哈勃太空望遠鏡于2012年(nian)(nian)11月(yue)和12月(yue)以及1999年(nian)(nian)所(suo)拍攝的(de)圖像,確定在木(mu)衛(wei)二(er)南半(ban)球的(de)兩個(ge)不同區域(yu)有著過多的(de)氫和氧,而解(jie)釋只有一(yi)個(ge),那就是這(zhe)些氫和氧是從木(mu)衛(wei)二(er)噴(pen)射出來的(de)水(shui)被電解(jie)而來。

木衛二上的噴泉間歇性地噴發,每次噴發時間約7小時。由于這種現象在木衛(wei)二距離(li)木(mu)星(xing)(xing)最(zui)遠(yuan)處出(chu)現,在(zai)(zai)最(zui)接近木(mu)星(xing)(xing)時(shi)(shi)消失,研究人員推測(ce),木(mu)星(xing)(xing)對木(mu)衛(wei)二的(de)潮(chao)汐引力發揮了重(zhong)(zhong)要作用,它可(ke)能導致木(mu)衛(wei)二表面(mian)冰(bing)層在(zai)(zai)最(zui)遠(yuan)點(dian)時(shi)(shi)出(chu)現裂(lie)縫(feng),而(er)(er)噴(pen)泉就(jiu)從(cong)這些(xie)裂(lie)縫(feng)中噴(pen)射而(er)(er)出(chu),當到達(da)木(mu)星(xing)(xing)近點(dian),這些(xie)裂(lie)縫(feng)則逐漸閉(bi)合。噴(pen)泉的(de)出(chu)現說明木(mu)衛(wei)二冰(bing)凍表層的(de)部(bu)分區(qu)域可(ke)能很容(rong)易(yi)被內部(bu)的(de)海洋“突破(po)”,而(er)(er)這對將(jiang)來探索木(mu)衛(wei)二是否宜(yi)居具有重(zhong)(zhong)要意義。因為這種間歇性的(de)噴(pen)泉會將(jiang)木(mu)衛(wei)二表面(mian)和深(shen)層的(de)物質噴(pen)向高(gao)空,將(jiang)來研究木(mu)衛(wei)二成分就(jiu)無(wu)需在(zai)(zai)冰(bing)層上鉆孔。

木(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)(er)(er)上的(de)(de)噴泉(quan)可能類似于土(tu)星的(de)(de)衛(wei)(wei)星土(tu)衛(wei)(wei)二(er)(er)(er)上的(de)(de)噴泉(quan),土(tu)衛(wei)(wei)二(er)(er)(er)上的(de)(de)噴泉(quan)是從非常(chang)狹窄的(de)(de)裂隙中(zhong)逃逸出的(de)(de)高壓水(shui)汽排放(fang)所(suo)致。不(bu)(bu)過木(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)(er)(er)上的(de)(de)重力比土(tu)衛(wei)(wei)二(er)(er)(er)大12倍,因而木(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)(er)(er)的(de)(de)噴泉(quan)不(bu)(bu)會像土(tu)衛(wei)(wei)二(er)(er)(er)那樣大部分逃逸到太空中(zhong),而是噴發到201千米的(de)(de)高度時落(luo)回木(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)(er)(er)表面。

長久以(yi)來,許多科學家認為(wei)木(mu)(mu)衛(wei)二是太陽系中(zhong)除地球外最有(you)(you)可能存(cun)在(zai)生(sheng)命的(de)星球,這是因為(wei)在(zai)木(mu)(mu)衛(wei)二表(biao)面冰層下隱(yin)藏著一個巨大海洋,而有(you)(you)液態(tai)水就(jiu)有(you)(you)可能存(cun)在(zai)生(sheng)命。美國航天局(ju)2013年12月11日(ri)還宣布(bu),在(zai)木(mu)(mu)衛(wei)二表(biao)面首次(ci)發(fa)現了(le)黏土型礦物(wu),這意味著木(mu)(mu)衛(wei)二可能存(cun)在(zai)對形成生(sheng)命至關重(zhong)要(yao)的(de)有(you)(you)機物(wu)。

撞擊坑

木衛(wei)二表(biao)面為數(shu)不多的幾(ji)個大形(xing)的撞擊坑就是支持“厚冰(bing)”模型的最佳證據(ju)。最大的一(yi)個撞擊坑被(bei)若干同(tong)心圓圈(quan)所環繞,坑內被(bei)新鮮的冰(bing)填充得(de)相(xiang)當(dang)平整。以此為基(ji)礎再(zai)結(jie)合對(dui)潮汐力所生成的熱能(neng)的估(gu)算,所推測出冰(bing)殼(ke)厚度在10到(dao)30千米(mi)之間,這(zhe)就意(yi)味著冰(bing)下的海洋可(ke)能(neng)深達100千米(mi)。

伽利略(lve)號軌(gui)道飛行器(qi)還(huan)觀(guan)測到,木(mu)(mu)(mu)衛(wei)二在(zai)通過木(mu)(mu)(mu)星巨大(da)的(de)(de)(de)磁場(chang)(chang)時自身會(hui)產生一(yi)(yi)個強度(du)呈周(zhou)期性(xing)變化的(de)(de)(de)弱磁場(chang)(chang)(其強度(du)與木(mu)(mu)(mu)衛(wei)四(si)接(jie)近,約(yue)為木(mu)(mu)(mu)衛(wei)三(san)磁場(chang)(chang)的(de)(de)(de)四(si)分之一(yi)(yi))。有(you)(you)猜測認(ren)為,冰下(xia)咸水(shui)海洋中的(de)(de)(de)極性(xing)離子是(shi)該磁場(chang)(chang)的(de)(de)(de)成因。另(ling)有(you)(you)光譜分析(xi)的(de)(de)(de)證據表(biao)(biao)明,木(mu)(mu)(mu)衛(wei)二表(biao)(biao)面裂痕中微顯淡紅色(se)的(de)(de)(de)物質(zhi)有(you)(you)可能(neng)是(shi)從冰下(xia)滲出的(de)(de)(de)海水(shui)揮發后沉積下(xia)來的(de)(de)(de)鹽(比(bi)如硫(liu)(liu)酸鎂),硫(liu)(liu)化氫也是(shi)這(zhe)一(yi)(yi)現(xian)象(xiang)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)個合理的(de)(de)(de)解(jie)釋。但是(shi),由于這(zhe)兩種物質(zhi)的(de)(de)(de)純(chun)凈物都(dou)是(shi)無色(se)或白色(se)的(de)(de)(de),別(bie)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)些(xie)物質(zhi)也被用于解(jie)釋淡紅色(se)的(de)(de)(de)成因,比(bi)如含有(you)(you)硫(liu)(liu)磺的(de)(de)(de)混(hun)合物等。

冰火山

木(mu)衛(wei)二(er)(er)的(de)(de)質(zhi)量太小,以至于(yu)木(mu)星(xing)的(de)(de)其(qi)他(ta)衛(wei)星(xing)的(de)(de)引力嚴重影響到它。在(zai)木(mu)星(xing)和木(mu)星(xing)其(qi)他(ta)衛(wei)星(xing)的(de)(de)引力牽引下,在(zai)木(mu)衛(wei)二(er)(er)上(shang)出現了潮汐摩擦力,使(shi)木(mu)衛(wei)二(er)(er)升(sheng)溫,從而(er)使(shi)冰和液態水從木(mu)衛(wei)二(er)(er)表面噴(pen)(pen)發,場(chang)面非常(chang)壯(zhuang)觀(guan)。就像(xiang)地球(qiu)上(shang)的(de)(de)火山(shan)那(nei)樣,只不(bu)過,木(mu)衛(wei)二(er)(er)上(shang)的(de)(de)冰火山(shan)噴(pen)(pen)發的(de)(de)是冰和液態水。

冰川

木星的(de)(de)第一顆(ke)衛(wei)(wei)(wei)星上有(you)火山,而(er)第二(er)顆(ke)衛(wei)(wei)(wei)星木衛(wei)(wei)(wei)二(er)上卻有(you)冰(bing)川,與木衛(wei)(wei)(wei)一截(jie)然相反,這(zhe)使科學家們感到困惑不解。木衛(wei)(wei)(wei)二(er)是一個(ge)(ge)寧(ning)靜的(de)(de)世界。它的(de)(de)地(di)勢非(fei)常平坦,最高的(de)(de)丘陵才50米。它的(de)(de)表(biao)面(mian)覆蓋(gai)著一層晶(jing)瑩(ying)剔透的(de)(de)冰(bing)層。科學家收到了(le)宇宙探測器“旅行者”2號發(fa)回的(de)(de)照片,通過研究,推測木衛(wei)(wei)(wei)二(er)有(you)一個(ge)(ge)帶冰(bing)殼的(de)(de)固體核心(xin),而(er)且在(zai)(zai)冰(bing)殼和(he)(he)核心(xin)之(zhi)間,可能有(you)一層液態水。正是這(zhe)樣(yang)的(de)(de)構造(zao),形(xing)(xing)成了(le)木衛(wei)(wei)(wei)二(er)平坦的(de)(de)地(di)形(xing)(xing),并使它承受了(le)隕(yun)石(shi)以及小行星的(de)(de)撞擊(ji)而(er)不變形(xing)(xing)。天文學家史(shi)蒂文森等人計算了(le)木衛(wei)(wei)(wei)二(er)的(de)(de)熱耗散(san),證(zheng)實在(zai)(zai)核心(xin)和(he)(he)冰(bing)殼之(zhi)間確實存(cun)在(zai)(zai)一個(ge)(ge)液態水層。他們通過幾種不同模式的(de)(de)實驗,得出了(le)木衛(wei)(wei)(wei)二(er)在(zai)(zai)25千米深(shen)的(de)(de)冰(bing)層下,存(cun)在(zai)(zai)著一個(ge)(ge)地(di)下海洋的(de)(de)結論。

海洋

美國航宇局伽利(li)略號木(mu)星(xing)(xing)探測器最新(xin)發(fa)回的(de)(de)(de)圖像表(biao)明(ming),木(mu)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)衛星(xing)(xing)木(mu)星(xing)(xing)二上有大量的(de)(de)(de)液態水,它表(biao)面上的(de)(de)(de)冰幔只有1~2公里厚,并有內(nei)部火山熱源存在(zai)。這是(shi)迄(qi)今為止關于某(mou)個(ge)地(di)外(wai)天體上有液態水存在(zai)的(de)(de)(de)最強有力的(de)(de)(de)證據,也增(zeng)大了人們搜尋到(dao)地(di)外(wai)生命的(de)(de)(de)可能性。如果木(mu)衛二真如科學家們設(she)想(xiang)的(de)(de)(de)那(nei)(nei)樣還(huan)存在(zai)著(zhu)有機化合(he)物(wu),那(nei)(nei)么它就滿足了生命存在(zai)的(de)(de)(de)條件。

伽利略(lve)探測器(qi)在離(li)木(mu)衛(wei)二僅586公(gong)里處飛過時拍(pai)攝的(de)(de)(de)照(zhao)片顯示,似(si)乎有是(shi)一些冰山(shan)漂浮在被冰覆蓋(gai)的(de)(de)(de)海(hai)面(mian)上(shang)。這(zhe)些冰山(shan)最大的(de)(de)(de)有13公(gong)里寬(kuan),可(ke)(ke)(ke)以明顯地看出是(shi)從帶溝槽的(de)(de)(de)地帶上(shang)斷(duan)裂下(xia)來的(de)(de)(de)。科學(xue)家們(men)對于照(zhao)片上(shang)的(de)(de)(de)特(te)征與地球北極(ji)區照(zhao)片的(de)(de)(de)相似(si)程度感到吃驚。伽利略(lve)早先發回的(de)(de)(de)圖像(xiang)曾表(biao)明木(mu)衛(wei)二有表(biao)面(mian)運動現(xian)象,但運動特(te)征的(de)(de)(de)尺度約(yue)有80公(gong)里,可(ke)(ke)(ke)能歸結于無液(ye)體(ti)參與的(de)(de)(de)板(ban)塊(kuai)運動。這(zhe)次發現(xian)的(de)(de)(de)冰山(shan)是(shi)漂浮在液(ye)體(ti)上(shang),而不是(shi)在具有可(ke)(ke)(ke)延性(xing)的(de)(de)(de)地幔上(shang)。

從(cong)冰山投下(xia)的(de)陰影可以算(suan)出(chu)它(ta)們比(bi)周(zhou)圍的(de)冰海(hai)高(gao)出(chu)100~200米(mi)。假定同地球上一樣(yang),冰的(de)密(mi)度(du)比(bi)液態水低約10%,那么冰山約90%的(de)部分應在冰面以下(xia)。這就是說,冰山的(de)厚度(du)應在1~2公里(li)。

在照片上這(zhe)(zhe)片凍(dong)結的(de)(de)(de)海面上只(zhi)找到(dao)了(le)兩處撞擊坑(keng),說明(ming)這(zhe)(zhe)里的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)年代可能(neng)(neng)還不到(dao)100萬年。這(zhe)(zhe)增加了(le)這(zhe)(zhe)片區(qu)域是新形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)、還存(cun)在液態水的(de)(de)(de)可能(neng)(neng)性(xing),而(er)且(qie)這(zhe)(zhe)種(zhong)現(xian)象在木(mu)衛(wei)二的(de)(de)(de)其(qi)它地方可能(neng)(neng)也存(cun)在。新發現(xian)的(de)(de)(de)證據(ju)表(biao)明(ming),木(mu)衛(wei)二的(de)(de)(de)整個(ge)表(biao)面年輕(qing)幾個(ge)數量級。估計是利(li)用(yong)分辨率(lv)不足1公(gong)里的(de)(de)(de)大范圍圖(tu)像(xiang),根據(ju)大型撞擊坑(keng)(直徑約(yue)10公(gong)里左(zuo)右(you))的(de)(de)(de)數目做出的(de)(de)(de),但(dan)某(mou)些(xie)這(zhe)(zhe)種(zhong)“撞擊”坑(keng)的(de)(de)(de)近(jin)視圖(tu)像(xiang)顯示它們實際上是由木(mu)衛(wei)二內部現(xian)象引(yin)起的(de)(de)(de)表(biao)面再造過程形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)。例如,在70米(mi)分辨率(lv)的(de)(de)(de)近(jin)視圖(tu)像(xiang)上看得很(hen)清楚(chu)的(de)(de)(de)一(yi)個(ge)多(duo)邊形(xing)凹陷在大范圍圖(tu)像(xiang)上就被錯認為是一(yi)處撞擊坑(keng)。

高分辨率(lv)還使(shi)(shi)得研究人員(yuan)能夠數(shu)出數(shu)量較多的(de)小(xiao)型撞(zhuang)擊(ji)坑(直徑0.1~1公(gong)里)的(de)數(shu)目,這些數(shu)據(ju)使(shi)(shi)撞(zhuang)擊(ji)坑尺寸/密度分布比(bi)(bi)按10億年(nian)表面壽(shou)命(ming)估(gu)計的(de)數(shu)值低3個數(shu)量級。這意味著該衛星(xing)的(de)某些區域比(bi)(bi)原(yuan)來估(gu)計的(de)年(nian)齡低1000倍。要把撞(zhuang)擊(ji)坑數(shu)目轉化為木星(xing)表面年(nian)齡數(shu)據(ju)不(bu)是(shi)件容易的(de)事,原(yuan)因是(shi)人們對(dui)(dui)木星(xing)附近(jin)流星(xing)通過(guo)量的(de)了(le)解不(bu)像對(dui)(dui)地(di)球(qiu)附近(jin)那樣(yang)充分。

地下鹽湖

美國宇航局發現在木星的(de)衛星——木衛二的(de)冰層下方存在一個巨大的(de)咸水(shui)湖(hu)泊(bo),其(qi)水(shui)量大致相當于北(bei)美地區著名的(de)五大湖(hu)的(de)水(shui)量總和(he)。

這個新發現的湖(hu)泊位(wei)于木衛二的地表冰(bing)層(ceng)下方大(da)約3公里處(chu),它代(dai)表了太陽(yang)系中人類發現的最新一(yi)處(chu)潛在的生(sheng)命孕育所,同(tong)時也被認(ren)為是除了地球之(zhi)外太陽(yang)系中最適合生(sheng)命生(sheng)存(cun)的環境(jing)之(zhi)一(yi)。

科(ke)學家(jia)利(li)用伽(jia)利(li)略(lve)號探測(ce)(ce)器(qi)(qi)拍攝的(de)(de)(de)圖像與地球上高緯度(du)冰(bing)山漂(piao)浮地區(qu)和冰(bing)蓋地區(qu)圖像進(jin)行(xing)對比分析(xi),初步證實(shi)“混雜地貌”(由(you)伽(jia)利(li)略(lve)號探測(ce)(ce)器(qi)(qi)所拍攝的(de)(de)(de)圖像上那(nei)些曾經讓人困(kun)惑的(de)(de)(de)兩(liang)個大致呈現(xian)圓形(xing)(xing),似乎崎嶇(qu)不平(ping)的(de)(de)(de)區(qu)域)是漂(piao)浮的(de)(de)(de)冰(bing)山相互碰撞形(xing)(xing)成的(de)(de)(de)無規(gui)則聚合體,但(dan)是要(yao)想進(jin)一步確(que)認這(zhe)一發現(xian),科(ke)學家(jia)們(men)還需要(yao)更加詳盡的(de)(de)(de)數(shu)據,這(zhe)就需要(yao)借助攜(xie)帶(dai)有(you)能夠穿透冰(bing)層雷達(da)的(de)(de)(de)探測(ce)(ce)器(qi)(qi)進(jin)行(xing)近距離觀察(cha)。美國(guo)宇航局正在考(kao)慮在2022年之前發射一艘這(zhe)樣的(de)(de)(de)飛(fei)船(chuan),攜(xie)帶(dai)專門(men)設備抵近木衛二展開考(kao)察(cha)。

木衛二的(de)冰(bing)層下(xia)方可(ke)能還存(cun)在更多(duo)其它未被發現的(de)湖泊。考慮到這(zhe)(zhe)些冰(bing)下(xia)湖的(de)上覆冰(bing)層在某些地區可(ke)能比較薄(bo),厚(hou)度(du)(du)僅(jin)有(you)(you)數十(shi)米,這(zhe)(zhe)就為未來(lai)探尋(xun)這(zhe)(zhe)些湖泊中潛在的(de)生命跡象提(ti)供了很(hen)大的(de)便利。這(zhe)(zhe)種較小的(de)冰(bing)層厚(hou)度(du)(du)可(ke)能意味著未來(lai)或(huo)許將有(you)(you)更多(duo)的(de)機會可(ke)以在這(zhe)(zhe)里著陸(lu),并獲得(de)來(lai)自(zi)這(zhe)(zhe)些冰(bing)下(xia)湖的(de)沉積取樣(yang)用以研究。

光滑解釋

木(mu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)(er)是(shi)不是(shi)像木(mu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)一(yi)一(yi)般被引潮力“摩擦(ca)”加熱?多少程度(du)?是(shi)不是(shi)在(zai)冰(bing)下隱藏了什么火山(shan)作用呢?據(ju)英國(guo)有(you)關媒體報道稱,為了更深(shen)入地研究這(zhe)顆(ke)(ke)木(mu)星(xing)的(de)天(tian)然(ran)衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing),科(ke)學家(jia)(jia)們還計劃發射(she)探測器前往木(mu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)(er)進行(xing)近(jin)距離(li)觀(guan)測研究。科(ke)學家(jia)(jia)們之所(suo)以對木(mu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)(er)存在(zai)著(zhu)濃厚的(de)研究興(xing)趣,是(shi)因(yin)為他們認為木(mu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)(er)厚密的(de)冰(bing)層底下存在(zai)著(zhu)大(da)量(liang)的(de)液(ye)態水。美(mei)國(guo)科(ke)學家(jia)(jia)們繪制出的(de)這(zhe)張(zhang)木(mu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)(er)地質圖將幫助(zhu)科(ke)學家(jia)(jia)們更多地了解這(zhe)顆(ke)(ke)衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)的(de)地質演化(hua)史(shi)和(he)確定今后對其進行(xing)深(shen)入研究的(de)基本方向。這(zhe)張(zhang)地質圖是(shi)科(ke)學家(jia)(jia)們依據(ju)“伽利(li)略”號和(he)“旅行(xing)者2號”探測器獲取的(de)資料繪制的(de)。

眾所(suo)周知,1998年-2003年,“伽利(li)略”號(hao)和“旅行(xing)(xing)者(zhe)2號(hao)“分別(bie)對木星(xing)(xing)及(ji)其衛(wei)星(xing)(xing)進行(xing)(xing)了(le)較近距離的(de)探(tan)測(ce)研究。根據(ju)獲(huo)取的(de)資料科學家們推斷稱,木衛(wei)二表面的(de)地(di)質歷(li)史相對年輕(qing)但富于變(bian)化,同時木衛(wei)二上很(hen)少有火山活動。它(ta)上面存在的(de)諸多巨型(xing)裂谷很(hen)可能是木星(xing)(xing)強大的(de)引力所(suo)致。據(ju)亞利(li)桑那大學行(xing)(xing)星(xing)(xing)地(di)質學教研室主任勞恩-格里利(li)表示,繪制木衛(wei)二地(di)質圖(tu)最大的(de)困難在于科學家們是否信任探(tan)測(ce)器發回(hui)的(de)有關(guan)探(tan)測(ce)資料。

“旅行者-2”號(hao)探測(ce)(ce)(ce)器(qi)(qi)所拍攝(she)的(de)(de)(de)木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)表(biao)面照片清晰(xi)度為每像(xiang)素2公(gong)里。而(er)“伽利略”號(hao)在(zai)圍繞(rao)木(mu)(mu)(mu)星及(ji)其(qi)衛(wei)(wei)星飛(fei)行時(shi)所拍攝(she)的(de)(de)(de)照片清晰(xi)度可達每像(xiang)素12.6-0.23公(gong)里。在(zai)繪制這張(zhang)木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)地(di)質圖(tu)時(shi)科(ke)學家們(men)綜合了這兩枚探測(ce)(ce)(ce)器(qi)(qi)提供的(de)(de)(de)數據資料。認為木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)上(shang)存(cun)在(zai)有(you)關生(sheng)命的(de)(de)(de)科(ke)學家們(men)還持有(you)這樣的(de)(de)(de)觀點,木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)擁有(you)生(sheng)命誕生(sheng)所必需的(de)(de)(de)一(yi)切(qie)條件,那(nei)就是它上(shang)面存(cun)在(zai)著液態水、豐(feng)富的(de)(de)(de)能源(主要指(zhi)木(mu)(mu)(mu)星的(de)(de)(de)強大引力)和(he)有(you)機(ji)化合物(wu)。如(ru)果木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)上(shang)真存(cun)在(zai)生(sheng)命,那(nei)么這些生(sheng)命將類(lei)似于地(di)球深海熱水條件下(xia)生(sheng)存(cun)的(de)(de)(de)有(you)機(ji)體。2015年后(hou)科(ke)學家們(men)將向木(mu)(mu)(mu)星及(ji)其(qi)衛(wei)(wei)星發射一(yi)枚專門的(de)(de)(de)探測(ce)(ce)(ce)器(qi)(qi)。勞恩-格(ge)里利和(he)來(lai)(lai)(lai)自美國局噴氣推進(jin)實驗室(shi)的(de)(de)(de)羅伯特-帕帕拉爾多(duo)將率(lv)領數十名天(tian)文專家來(lai)(lai)(lai)研(yan)究(jiu)如(ru)何去探測(ce)(ce)(ce)木(mu)(mu)(mu)星系統,包(bao)括(kuo)探測(ce)(ce)(ce)器(qi)(qi)沿怎(zen)樣的(de)(de)(de)飛(fei)行軌(gui)道飛(fei)行、將搭載哪些科(ke)研(yan)儀器(qi)(qi)和(he)設備等。科(ke)學家們(men)還希望(wang)向木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)發射一(yi)枚配備有(you)機(ji)器(qi)(qi)人的(de)(de)(de)探測(ce)(ce)(ce)器(qi)(qi),以便于能夠深入(ru)木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)冰層以下(xia)研(yan)究(jiu)其(qi)地(di)下(xia)水。不(bu)過(guo),這一(yi)想(xiang)法實施(shi)起來(lai)(lai)(lai)非(fei)常(chang)困難,因為木(mu)(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)表(biao)面覆(fu)蓋的(de)(de)(de)冰層可能達20公(gong)里厚。

據英國科學家們約翰-扎爾涅茨基稱,欲研(yan)究木衛二必(bi)須得(de)先發射軌道探測器以探知冰層(ceng)以下(xia)到底是什么,然后(hou)再利(li)用其它探測器去探個究竟。

木衛二表面以下發現液態水

科學(xue)家(jia)們發(fa)現木(mu)衛二(er)的極地(di)旋(xuan)轉軸偏(pian)移了近(jin)90度,像這(zhe)(zhe)樣(yang)的極端變化表(biao)(biao)明在木(mu)星(xing)冰(bing)殼(ke)表(biao)(biao)面之下蘊(yun)藏著(zhu)液態海(hai)洋,這(zhe)(zhe)將進一步說(shuo)明木(mu)衛二(er)很可能孕(yun)育著(zhu)地(di)外生命(ming)體。這(zhe)(zhe)項研(yan)究(jiu)是由卡(ka)內基研(yan)究(jiu)所、月球和(he)行星(xing)研(yan)究(jiu)協會和(he)加州(zhou)大學(xue)圣克魯茲分校(xiao)的科學(xue)家(jia)聯合負責(ze)的,該研(yan)究(jiu)報告(gao)發(fa)表(biao)(biao)在《自然(ran)》雜志上。

卡內(nei)基研究(jiu)所地磁部的伊(yi)薩姆氰(qing)禚蘇亞(ya)馬是(shi)該聯合研究(jiu)小組成員之一,他使用“航行者(zhe)”號、“伽利略(lve)”號和(he)“新地平線”號宇宙飛船拍攝的圖片繪制了木衛(wei)二(er)表面上直(zhi)徑超(chao)過(guo)500公里的大型弧狀盆地。據悉,木衛(wei)二(er)的半(ban)徑為1500公里,略(lve)微地比月球要(yao)小一些。

通過對比木(mu)衛二極地(di)旋轉軸(zhou)偏(pian)移(yi)施(shi)壓(ya)形成的盆地(di)斷裂地(di)形特征,研究(jiu)人員測量(liang)極地(di)旋轉軸(zhou)偏(pian)移(yi)了(le)80多度,之前旋轉軸(zhou)位于當前赤道旁10度左右位置(zhi)。

木(mu)衛(wei)(wei)二(er)極(ji)地旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)軸(zhou)猛烈的(de)(de)偏移很可能是由于極(ji)地表面以下存在(zai)著厚(hou)(hou)厚(hou)(hou)的(de)(de)冰層(ceng)。馬(ma)特蘇(su)亞(ya)馬(ma)說,“旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)體(ti)需要在(zai)最大(da)程(cheng)度(du)的(de)(de)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)軸(zhou)變(bian)化基礎(chu)上尋求穩定平(ping)衡。對于木(mu)衛(wei)(wei)二(er)而言,其(qi)外(wai)殼的(de)(de)厚(hou)(hou)度(du)不一致將導致很大(da)程(cheng)度(du)上的(de)(de)不平(ping)衡,因此(ci)木(mu)衛(wei)(wei)二(er)在(zai)運行(xing)中必須改變(bian)旋(xuan)(xuan)轉(zhuan)(zhuan)軸(zhou)尋求新的(de)(de)穩定狀態。”

像這樣的變化被稱為“真(zhen)實極(ji)地(di)偏(pian)移(yi)”,并不像由于板地(di)筑造(zao)學上(shang)(shang)的視覺漂移(yi)。在(zai)地(di)球、火星和土(tu)星的土(tu)衛二上(shang)(shang)也存在(zai)著真(zhen)實極(ji)地(di)偏(pian)移(yi)。馬特蘇亞馬稱,我(wo)們的研究(jiu)也將木衛二列入其中,這說明我(wo)們需(xu)要對(dui)這顆行星進行更多(duo)的重(zhong)新定(ding)位(wei)研究(jiu)。

同時這項研究暗(an)示著木衛二內(nei)部有(you)液態水存(cun)在(zai),科學家基于(yu)宇(yu)宙(zhou)飛船拍攝的(de)(de)照(zhao)片(pian)曾猜測這顆(ke)行星有(you)廣(guang)闊(kuo)的(de)(de)地(di)下(xia)海(hai)洋,這些照(zhao)片(pian)揭示木衛二表(biao)面以(yi)下(xia)有(you)斷裂的(de)(de)冰表(biao)面。木衛二重力作用形成的(de)(de)潮汐(xi)力可(ke)將地(di)下(xia)冰殼海(hai)洋加熱(re)成為熱(re)態水,即使(shi)地(di)下(xia)海(hai)洋切斷了太陽能來源,但是熱(re)量和液態水也(ye)有(you)可(ke)以(yi)孕育生命。

木衛二可能存在魚類生命

2009年11月,美國亞利桑那大學科學家理查德-格林博格等人經研究發現,木衛二可能存在類似于魚類的生命如今(jin)許多(duo)(duo)科學家都相信,木衛(wei)二(er)表面沒(mei)有陸地,而在(zai)厚(hou)(hou)厚(hou)(hou)的(de)冰(bing)層(ceng)之下(xia)存(cun)在(zai)著一個(ge)覆蓋(gai)全球的(de)海(hai)洋,海(hai)洋深(shen)度大(da)約為160公里。格(ge)(ge)林博(bo)格(ge)(ge)的(de)最新研(yan)究表明,木衛(wei)二(er)的(de)海(hai)洋正(zheng)在(zai)吸(xi)收大(da)量的(de)氧氣(qi)(qi),它所吸(xi)收的(de)氧氣(qi)(qi)量比此(ci)前的(de)模擬預(yu)測結果(guo)還要多(duo)(duo)得多(duo)(duo)。科學家認為,這些氧氣(qi)(qi)足(zu)夠支持多(duo)(duo)種生命形態的(de)存(cun)在(zai),從(cong)理論上(shang)講,木衛(wei)二(er)海(hai)洋中至少應該存(cun)在(zai)300萬噸類(lei)魚生物。格(ge)(ge)林博(bo)格(ge)(ge)解釋說,“盡管目前還不能說那里肯定(ding)存(cun)在(zai)生命,但我們(men)至少知道(dao)那里的(de)物理環境支持生命的(de)存(cun)在(zai)。”

美國伍(wu)茲海爾深海生態學(xue)家蒂(di)莫西-尚克認為,木(mu)衛二(er)的(de)海底環境(jing)與(yu)地(di)球(qiu)(qiu)海洋底部的(de)“熱液出(chu)口”具有極大的(de)相似(si)性。眾所周知(zhi),地(di)球(qiu)(qiu)海底熱液出(chu)口處存在著(zhu)許多生命(ming)形態。因(yin)此尚克堅(jian)持認為,“如(ru)果木(mu)衛二(er)上沒有生命(ming),那才是奇怪的(de)事。”

探索發現

飛掠觀測

有關木衛二的(de)大(da)多數(shu)知識都獲(huo)取自旅行(xing)者和伽利略兩次任務中的(de)飛掠觀測(flyby)。

計劃一

雄(xiong)心勃勃的(de)木星軌道(dao)器計劃(hua)已于2005年取消,但是還有各種各樣針(zhen)對木衛(wei)二的(de)未來探索任務的(de)議案被不斷(duan)的(de)的(de)提出(chu)。

2006年(nian)NASA(美(mei)國(guo)航空(kong)暨太空(kong)總署(shu))的(de)(de)預(yu)算中編列了(le)應(ying)美(mei)國(guo)國(guo)會(hui)的(de)(de)口頭提請為未來(lai)的(de)(de)環航木(mu)衛二計劃(hua)(hua)(hua)而(er)建(jian)立基金。在(zai)設想中,該(gai)計劃(hua)(hua)(hua)的(de)(de)任務(wu)包括(kuo):通(tong)過重力和高度(du)的(de)(de)測量手段(duan)確(que)認木(mu)衛二的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)冰(bing)(bing)殼下(xia)是(shi)否存在(zai)海洋;大(da)范圍(wei)地(di)對地(di)表(biao)進行高解析拍(pai)攝(she),通(tong)過光譜分(fen)(fen)析以確(que)認其表(biao)面(mian)(mian)物質的(de)(de)化學成分(fen)(fen);以及利用穿冰(bing)(bing)雷(lei)達對冰(bing)(bing)層(ceng)進行穿透探測等。該(gai)計劃(hua)(hua)(hua)甚至(zhi)考(kao)慮讓飛船攜帶一個(ge)小型的(de)(de)著陸(lu)裝(zhuang)置(zhi),利用此裝(zhuang)置(zhi)直(zhi)接分(fen)(fen)析木(mu)衛二表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)化學成分(fen)(fen),同時采集地(di)震(zhen)波數據以確(que)定冰(bing)(bing)層(ceng)的(de)(de)厚(hou)度(du)和活躍程度(du)。然而(er)不可確(que)知該(gai)計劃(hua)(hua)(hua)是(shi)否有(you)切實啟(qi)動的(de)(de)可能,NASA2007年(nian)度(du)的(de)(de)預(yu)算編列中就沒有(you)這項資金。

計劃二

另一個可行的(de)計劃是(shi)使用(yong)與深(shen)度撞(zhuang)(zhuang)擊(DI)計劃相似的(de)撞(zhuang)(zhuang)擊器(qi)。用(yong)撞(zhuang)(zhuang)擊器(qi)猛烈撞(zhuang)(zhuang)擊木衛二表面以激起(qi)(qi)碎(sui)屑煙霧,讓一艘小型飛船穿(chuan)過煙霧收(shou)集碎(sui)屑。因無須從木星(xing)(xing)或木衛二的(de)環航軌道上發射(she)著陸器(qi)——當然也省略了從衛星(xing)(xing)上重新起(qi)(qi)飛的(de)步驟——燃(ran)料的(de)消耗將(jiang)大(da)大(da)縮減,故而該設想被看成(cheng)是(shi)最經濟(ji)的(de)方(fang)案之一。

其他

還(huan)有一些更大膽(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設想,比(bi)如發射(she)一個著陸器(qi)尋找凍(dong)結在冰(bing)(bing)(bing)(bing)殼淺(qian)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生命跡(ji)象(xiang),或者直(zhi)接深入內(nei)部對冰(bing)(bing)(bing)(bing)下海(hai)洋進(jin)行(xing)探查。提案之是派遣(qian)一個被稱作(zuo)“融探”(Melt Probe)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)巨型(xing)核(he)動力探測器(qi)(穿冰(bing)(bing)(bing)(bing)機(ji)(ji)器(qi)人(ren)——cryobot),用它融冰(bing)(bing)(bing)(bing)打孔,一直(zhi)鉆入到冰(bing)(bing)(bing)(bing)下海(hai)洋,接觸(chu)到水后再(zai)釋放(fang)一個自主運行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水下行(xing)走(zou)器(qi)(涵(han)泳機(ji)(ji)器(qi)人(ren)——cryobot)。這(zhe)個裝置可以將收集(ji)到信息傳送回地(di)球。穿冰(bing)(bing)(bing)(bing)和(he)涵(han)泳機(ji)(ji)器(qi)人(ren)都要經過嚴(yan)格的(de)(de)(de)(de)(de)(de)消毒(du),以避免將可能從地(di)球攜帶的(de)(de)(de)(de)(de)(de)有機(ji)(ji)質誤認作(zuo)當地(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生物,并杜絕(jue)對冰(bing)(bing)(bing)(bing)下海(hai)洋的(de)(de)(de)(de)(de)(de)污染。這(zhe)一議案尚未進(jin)入嚴(yan)肅籌(chou)劃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)階段(duan)。

Cryobot在南(nan)極洲經過(guo)了測試。隨著鉆(zhan)頭通過(guo)產(chan)生的熱(re)量融(rong)化冰層,探(tan)測器會“越陷(xian)越深”。融(rong)化冰層從(cong)理(li)論上講是(shi)個不錯的概念,但(dan)如果(guo)探(tan)測器碰到冰層深處的東西,比如大塊石頭,它將陷(xian)入其(qi)中不可自拔(ba)。如果(guo)不能(neng)融(rong)化冰層,那么探(tan)測任務(wu)將就(jiu)此走向終結(jie)。香港理(li)工大學和匈牙利格(ge)拉茲威(wei)爾特勞姆福斯特研究所(suo)設(she)計出將鉆(zhan)探(tan)技(ji)術和融(rong)化方法(fa)完美融(rong)為(wei)一體的創新方法(fa)。他們提出的“熱(re)鉆(zhan)”(thermal drill)系統(tong)原(yuan)型機在實(shi)驗中表現不俗,實(shi)驗結(jie)果(guo)刊(kan)登(deng)在2008年7月出版的《行星和空間科學》雜志上。

重大發現

2016年9月27日,NASA宣布了一個重(zhong)大發(fa)現,科學家們觀(guan)測到(dao)木(mu)星(xing)的第四(si)大衛星(xing)“木(mu)衛二歐羅巴”有(you)水汽噴發(fa),而有(you)水就有(you)可(ke)能有(you)生(sheng)命存在。

哈勃望遠鏡觀測到歐羅巴表(biao)面的水(shui)蒸氣柱(zhu)沿7點鐘方向向外(wai)噴出。這(zhe)是木衛二冰層下有(you)液態海洋的強有(you)力證(zheng)據,能為(wei)孕(yun)育生(sheng)命(ming)創(chuang)造(zao)有(you)利條件。

研究者(zhe)們計算(suan)了歐羅巴的海(hai)(hai)洋(yang)中,當海(hai)(hai)水與巖(yan)石相互作(zuo)(zuo)用(yong)時(shi)可能產生的氫氣的含量,這個過(guo)(guo)程被稱(cheng)為蛇紋石化(hua)作(zuo)(zuo)用(yong)。在此過(guo)(guo)程中,水滲透(tou)入礦物(wu)顆粒之間的空(kong)隙(xi)并與巖(yan)石發生反應,形成新的礦物(wu)質并釋放氫氣。

研究者們(men)認(ren)為(wei):隨著時間的(de)(de)推移,歐(ou)羅巴海底會(hui)有(you)一些(xie)裂(lie)縫,因為(wei)從(cong)這顆(ke)星球形成數(shu)十(shi)億年以來,它(ta)的(de)(de)巖石內(nei)部依舊保(bao)持著低溫。新的(de)(de)裂(lie)縫將(jiang)新鮮(xian)的(de)(de)巖石暴露給海水(shui),然后更多(duo)的(de)(de)產生氫氣的(de)(de)化學(xue)反(fan)應就此發(fa)生。

生命之謎

人(ren)類移居(ju)的可能性

2009年年底,美國亞利桑那大學科學家理查德格(ge)(ge)林伯格(ge)(ge)發表論文指出,木衛(wei)(wei)(wei)二(er)的海(hai)洋中至少應該存(cun)活著300萬噸似魚復雜生物(wu)。這將13年前科(ke)學家們(men)提(ti)出的木衛(wei)(wei)(wei)二(er)生命(ming)假說(shuo)又向前推(tui)進了(le)(le)一步。木衛(wei)(wei)(wei)二(er)是(shi)1610年由伽利略(lve)發現的,航天(tian)器對木衛(wei)(wei)(wei)二(er)的探測表明,它的外(wai)殼冰層(ceng)下(xia)可能有海(hai)洋,有了(le)(le)海(hai)洋就意味(wei)著其中可能有生命(ming)存(cun)在。科(ke)學家們(men)一直在設法揭開其生命(ming)之謎,

人類能(neng)否在木衛(wei)二“歐羅(luo)巴”星球上生(sheng)活?來自美(mei)國(guo)宇(yu)航局的(de)專家認為這(zhe)顆木星具有(you)較大的(de)“宜居”潛力,未(wei)來可能(neng)適(shi)合人類居住。下一(yi)步,科(ke)學家將(jiang)發射探測器對木衛(wei)二的(de)冰(bing)下海洋進(jin)行調(diao)查,確定其厚度(du)和分布情況,有(you)研究認為木衛(wei)二的(de)海洋可能(neng)與地球相似,也具有(you)一(yi)定的(de)鹽(yan)度(du)。美(mei)國(guo)宇(yu)航局噴氣(qi)推進(jin)實驗室博士羅(luo)伯特·帕(pa)帕(pa)拉(la)多認為派遣探測器降落木衛(wei)二表面是(shi)(shi)一(yi)個非常(chang)有(you)遠見(jian)的(de)行星科(ke)學目標,同時也是(shi)(shi)一(yi)個困難的(de)技術挑戰。

一(yi)篇來(lai)自《天(tian)體(ti)生(sheng)物(wu)學(xue)》期刊的(de)文(wen)章詳細(xi)描述了(le)未來(lai)木(mu)衛二探索(suo)任務的(de)三(san)(san)個主要目標:第一(yi),至少(shao)要在兩個不(bu)同深(shen)度上(shang)監(jian)測(ce)木(mu)衛二海水鹽度、有機(ji)物(wu)質以及其他污染物(wu)等;第二,調查木(mu)衛二冰(bing)殼、海洋物(wu)理環境以及表(biao)層物(wu)質磁(ci)學(xue)特(te)(te)性(xing);第三(san)(san),科(ke)學(xue)家(jia)希(xi)望探測(ce)器能傳回(hui)木(mu)衛二表(biao)面地表(biao)特(te)(te)征的(de)照(zhao)片(pian)。木(mu)衛二被(bei)稱為“歐羅(luo)巴”星球,其表(biao)面有著各種各樣奇怪的(de)地形,酷似仙境,根據(ju)伽利略探測(ce)器的(de)觀測(ce)數據(ju),科(ke)學(xue)家(jia)依然(ran)不(bu)了(le)解(jie)該天(tian)體(ti)表(biao)面上(shang)錯綜復雜并(bing)交織在一(yi)起的(de)“神秘細(xi)線”,派遣(qian)探測(ce)器登陸(lu)木(mu)衛二可以解(jie)決許多關鍵問題。

2013年3月,科(ke)學(xue)家(jia)認為有(you)充分(fen)的證據顯示(shi)木衛二的冰凍(dong)表面下擁有(you)巨大的咸(xian)水海(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang),冰下海(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)與表面還存在化(hua)學(xue)物(wu)質(zhi)的交換,使得海(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)中的化(hua)學(xue)物(wu)質(zhi)更加(jia)豐富。加(jia)州理(li)工學(xue)院天文學(xue)家(jia)麥克(ke)·布(bu)朗教授認為能量可以從這(zhe)些化(hua)學(xue)循環通(tong)道中進入木衛二的冰下海(hai)(hai)洋(yang)(yang)(yang)中,這(zhe)對生(sheng)命而言(yan)是(shi)非常重要的。

木衛(wei)二(er)上是(shi)否有海洋

航天器對木衛(wei)二的(de)探(tan)測表明,其上可能(neng)有海洋。正因如此,在對木星衛(wei)星的(de)探(tan)測中,科學家們最(zui)重視的(de)就是木衛(wei)二。

早(zao)在1979年,旅行者1號和(he)2號探測木星(xing)時(shi)就(jiu)發(fa)現,木衛(wei)二(er)像個(ge)冰與(yu)奶油巧(qiao)克(ke)力混合的(de)大球(qiu)體(ti),表(biao)面上分布著彎曲條(tiao)紋。科學家們分析研究木衛(wei)二(er)的(de)照片和(he)探測資料后提出,該衛(wei)星(xing)表(biao)面覆蓋著5000米(mi)厚的(de)冰層(ceng),冰層(ceng)下面可能有一個(ge)深(shen)達50千(qian)米(mi)的(de)海洋(yang)。

從1996年伽利(li)略號在(zai)距離木(mu)(mu)衛(wei)二(er)16萬千米處拍攝的(de)照片(pian)上看,這(zhe)顆星球呈現出冰(bing)(bing)殼(ke)狀(zhuang),表(biao)(biao)面裂縫交錯,像地球兩極的(de)浮冰(bing)(bing),說明冰(bing)(bing)層曾受到巨力的(de)作用。科學家們研究(jiu)后認為,這(zhe)種力是由木(mu)(mu)衛(wei)二(er)和(he)木(mu)(mu)星及其(qi)他三(san)顆伽利(li)略衛(wei)星之間(jian)的(de)引力形(xing)成(cheng)的(de)潮汐力,其(qi)作用不僅形(xing)成(cheng)木(mu)(mu)衛(wei)二(er)的(de)表(biao)(biao)面特征,還使其(qi)內部的(de)水以液態存在(zai)。

1996年末,伽利(li)略號從(cong)距離木衛(wei)(wei)二(er)688千米處經過時拍(pai)攝的照(zhao)片顯示,木衛(wei)(wei)二(er)表(biao)面(mian)有水(shui)流存(cun)在。科學家們說,這種(zhong)現(xian)象表(biao)明(ming)木衛(wei)(wei)二(er)內核(he)很熱,大量熱能從(cong)火山口或熱泉眼噴發出來(lai),導致(zhi)表(biao)面(mian)部分冰層(ceng)融化。

1997年1月(yue),伽利略(lve)號用磁(ci)強(qiang)計對(dui)木衛(wei)二(er)的(de)(de)(de)磁(ci)場進行的(de)(de)(de)探測顯(xian)示,木衛(wei)二(er)只能(neng)有(you)一個內磁(ci)場才能(neng)解釋獲得的(de)(de)(de)結果(guo)。這個內在導電層的(de)(de)(de)導電率必須(xu)和(he)含鹽海(hai)水一樣(yang)強(qiang)。由此科學家(jia)們(men)再次得出(chu)木衛(wei)二(er)上可能(neng)有(you)海(hai)洋(yang)的(de)(de)(de)推論。同時(shi),發回(hui)的(de)(de)(de)新照片表明,木衛(wei)二(er)表面(mian)裂縫位置發生了變化,說(shuo)明很可能(neng)是表層下的(de)(de)(de)海(hai)洋(yang)流(liu)動造成(cheng)的(de)(de)(de)。

“冰激凌”內熱外冷“夾層”是海洋

1997年(nian)2月(yue),伽(jia)利(li)略(lve)號(hao)從(cong)距(ju)離木(mu)(mu)衛(wei)(wei)二586千米處飛過時拍(pai)攝的(de)(de)照(zhao)片顯示(shi),木(mu)(mu)衛(wei)(wei)二表(biao)面最(zui)大的(de)(de)冰(bing)山寬達(da)13千米,高為(wei)(wei)100~200米。美(mei)國科(ke)學家史蒂文(wen)等人認為(wei)(wei),由于木(mu)(mu)星對木(mu)(mu)衛(wei)(wei)二內核的(de)(de)引力作用,使其冰(bing)幔下面的(de)(de)水保持液(ye)體狀態,成(cheng)為(wei)(wei)深達(da)幾千米的(de)(de)海洋(yang)。1998年(nian)12月(yue)伽(jia)利(li)略(lve)號(hao)拍(pai)攝的(de)(de)照(zhao)片顯示(shi),木(mu)(mu)衛(wei)(wei)二南部有一條長達(da)800米的(de)(de)裂縫。

2000年1月,伽利略號從(cong)距離木(mu)衛(wei)二(er)351千(qian)米處掠過時發現(xian),木(mu)衛(wei)二(er)地磁北極點位(wei)置頻繁(fan)移動(dong)。科學家們認為,這是木(mu)衛(wei)二(er)含鹽(yan)海洋在冰層下流動(dong)形成電(dian)磁場引(yin)發的結果。

在(zai)研究了木(mu)衛二(er)表(biao)面裂(lie)縫(feng)照片之(zhi)后,2002年9月格林伯格研究小(xiao)組宣(xuan)稱,木(mu)衛二(er)冰層較薄,觀測到的(de)表(biao)層裂(lie)縫(feng)可使氣體、熱量和(he)有機物質接(jie)觸到表(biao)層下(xia)面可能(neng)(neng)(neng)存在(zai)的(de)水(shui)。這種(zhong)情況顯示(shi),木(mu)衛二(er)可能(neng)(neng)(neng)存在(zai)的(de)海洋(yang)(yang)同地球上的(de)北冰洋(yang)(yang)相似。既然北冰洋(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)通過冰層的(de)裂(lie)縫(feng)接(jie)觸空氣和(he)熱量,那么(me)木(mu)衛二(er)上的(de)海洋(yang)(yang)也能(neng)(neng)(neng)通過冰層裂(lie)縫(feng)與外界(jie)接(jie)觸。

科學家們(men)(men)依據(ju)旅(lv)行(xing)者2號和(he)伽利略號獲取的資料(liao),于2007年繪(hui)(hui)制出的首(shou)張木(mu)衛(wei)(wei)二(er)(er)全(quan)球地質構造圖揭示,其(qi)表(biao)(biao)面(mian)地質構造比較(jiao)年輕且富于變化。2008年,科學家們(men)(men)發現,木(mu)衛(wei)(wei)二(er)(er)極地旋轉軸偏移了80多度。這樣的極端變化表(biao)(biao)明木(mu)衛(wei)(wei)二(er)(er)表(biao)(biao)面(mian)冰(bing)殼厚度不一(yi)致,在(zai)其(qi)下面(mian)有廣闊的海(hai)洋。科學家們(men)(men)還用多種航天器獲得(de)的照片,繪(hui)(hui)制了木(mu)衛(wei)(wei)二(er)(er)表(biao)(biao)面(mian)直徑達(da)500千米以上的大型弧狀盆(pen)地圖像。經綜合分析研究(jiu),科學家們(men)(men)認為,木(mu)衛(wei)(wei)二(er)(er)內部有一(yi)個(ge)金屬核(he),核(he)外(wai)是石質的殼,殼外(wai)是液(ye)態水海(hai)洋,海(hai)洋表(biao)(biao)面(mian)是冰(bing)層。

是否具(ju)備生(sheng)命存(cun)在的三個基本要素

由于水是孕(yun)育生命(ming)的重要(yao)條件,故而科學家們在(zai)發現(xian)木(mu)衛二上可能(neng)(neng)有海(hai)洋之后,就推斷(duan)其海(hai)洋中可能(neng)(neng)有生命(ming)。

1979年(nian)旅行者號發現木(mu)衛(wei)二表面(mian)廣泛(fan)分(fen)布著(zhu)彎曲(qu)的褐色條(tiao)紋(wen)之后(hou),有的科學家(jia)就認為(wei),這(zhe)意味著(zhu)該星球(qiu)上存(cun)在著(zhu)有機分(fen)子,因(yin)為(wei)多種有機聚合物(wu)是呈褐色的。同(tong)時對(dui)可能存(cun)在的海洋來說,其環(huan)境可以維持有機體的生(sheng)存(cun),因(yin)而估計木(mu)衛(wei)二上可能存(cun)活細菌(jun)一(yi)類的低級生(sheng)物(wu)。

1996年8月,美國科學家提出,木(mu)衛二(er)的海底也可能存(cun)在火山(shan),其噴(pen)發提供的熱量(liang)足以使(shi)某(mou)些不需要陽(yang)光和(he)空(kong)氣的微生(sheng)物(wu)生(sheng)存(cun)下(xia)去,這(zhe)一(yi)論點被(bei)稱為(wei)木(mu)衛二(er)生(sheng)命(ming)假(jia)說(shuo)。木(mu)衛二(er)冰層下(xia)面有水、充足的熱量(liang)和(he)有機化合物(wu)這(zhe)三個生(sheng)命(ming)存(cun)在的基本要素,其環(huan)境很有可能符合宇宙生(sheng)物(wu)學的標準。地(di)球海洋(yang)深處一(yi)些火山(shan)口的周圍,沒有陽(yang)光和(he)氧氣的極端惡劣的自(zi)然環(huan)境中都(dou)有原始微生(sheng)物(wu)繁衍生(sheng)息(xi),就是因為(wei)這(zhe)些地(di)方都(dou)具備(bei)上述三個條(tiao)件。提出和(he)贊同(tong)木(mu)衛二(er)生(sheng)命(ming)假(jia)說(shuo)的科學家們認為(wei),從環(huan)境條(tiao)件推斷,其生(sheng)命(ming)形態只能是低級的海洋(yang)生(sheng)物(wu)。

這些科學(xue)(xue)家(jia)認(ren)為,地球(qiu)生命源于(yu)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)里的(de)(de)火(huo)山(shan)噴(pen)口,此一原理也適(shi)用(yong)于(yu)木衛二(er)。他們(men)猜測,受木星(xing)引力影響,木衛二(er)內部亦(yi)有火(huo)山(shan)活(huo)(huo)動。當木衛二(er)從(cong)木星(xing)一側飛向另一側時,木星(xing)會擠(ji)壓(ya)木衛二(er),導(dao)致后者(zhe)的(de)(de)核心處于(yu)熔融(rong)狀態,從(cong)而(er)引起(qi)火(huo)山(shan)活(huo)(huo)動。火(huo)山(shan)雖未噴(pen)發出(chu)表(biao)面(mian),但卻加(jia)熱了冰層下面(mian)的(de)(de)水(shui),使其(qi)呈液體狀態,形成(cheng)海(hai)(hai)(hai)洋(yang)。木衛一由于(yu)距離木星(xing)更(geng)近,受到的(de)(de)擠(ji)壓(ya)更(geng)大,故而(er)火(huo)山(shan)噴(pen)出(chu)表(biao)面(mian),并(bing)留下硫磺(huang)和(he)其(qi)他化學(xue)(xue)物質。地球(qiu)海(hai)(hai)(hai)底(di)熱液噴(pen)口處也有很多同(tong)類(lei)化合(he)物,且(qie)與地球(qiu)早期生命有關。由此科學(xue)(xue)家(jia)們(men)推(tui)斷,木衛二(er)海(hai)(hai)(hai)底(di)火(huo)山(shan)活(huo)(huo)動也會噴(pen)發類(lei)似化合(he)物,并(bing)造(zao)成(cheng)溫暖(nuan)的(de)(de)環境,從(cong)而(er)孕(yun)育(yu)并(bing)存活(huo)(huo)了生命。

揭開生命之謎的四個探測(ce)方案

人類尋找地外生命的(de)具體目標,排在第一位的(de)是火星,排在第二(er)(er)位的(de)就是木衛二(er)(er)。怎樣利用航(hang)天(tian)技術揭開木衛二(er)(er)生命之謎(mi)呢?科(ke)學(xue)家們(men)已提出四種可行的(de)方案(an)。

一是用(yong)導彈(dan)轟擊(ji)取樣(yang)

人(ren)類(lei)將從(cong)地球(qiu)向(xiang)木(mu)衛二(er)發(fa)射一(yi)艘宇宙飛船,當其飛臨木(mu)衛二(er)近空(kong)(kong)時(shi),適時(shi)發(fa)射一(yi)枚導彈,猛烈(lie)轟擊目標的表面,使冰(bing)層(ceng)碎(sui)塊飛向(xiang)高空(kong)(kong),隨即飛船穿越炸出(chu)的冰(bing)塊云(yun)團,伸(shen)出(chu)“凝膠(jiao)”收集部分(fen)碎(sui)冰(bing),并運回地球(qiu),供科學家們研究,以(yi)便確定(ding)有無(wu)生命(ming)信息。

二(er)是(shi)用航天器(qi)進行近空(kong)探測(ce)

美(mei)國(guo)(guo)宇航(hang)局和(he)歐(ou)空(kong)局正在研制名(ming)為(wei)木(mu)(mu)衛(wei)二木(mu)(mu)星系任務的探(tan)測(ce)(ce)器(qi),計劃將(jiang)(jiang)于2020年(nian)發(fa)射(she)升空(kong),2026年(nian)到達探(tan)測(ce)(ce)區(qu)域(yu),預定工作期限為(wei)三年(nian)。探(tan)測(ce)(ce)器(qi)由兩個軌(gui)(gui)道器(qi)組(zu)成。美(mei)國(guo)(guo)負(fu)(fu)責攜有(you)相機、光譜儀和(he)強大雷(lei)達系統(tong)(tong)的木(mu)(mu)衛(wei)二軌(gui)(gui)道器(qi)。當其進(jin)入(ru)環繞木(mu)(mu)衛(wei)二軌(gui)(gui)道開展探(tan)測(ce)(ce)工作時,雷(lei)達系統(tong)(tong)可以穿透木(mu)(mu)衛(wei)二冰層(ceng),計算出冰層(ceng)厚(hou)度,其他儀器(qi)將(jiang)(jiang)研究海洋(yang)生(sheng)物(wu)跡象。它(ta)將(jiang)(jiang)幫助科學家縮(suo)小可能存在生(sheng)命區(qu)域(yu)的范圍,為(wei)以后的探(tan)測(ce)(ce)提(ti)供(gong)依據。歐(ou)空(kong)局負(fu)(fu)責攜有(you)相機、光譜儀、塵(chen)埃分(fen)析器(qi)、質譜儀或者磁力計的軌(gui)(gui)道器(qi),屆時主要是(shi)對木(mu)(mu)星衛(wei)星進(jin)行(xing)探(tan)測(ce)(ce)。

三是(shi)用航天器著陸探測

俄羅斯將參與歐(ou)空局(ju)2015年至2025年的一(yi)項(xiang)空間研(yan)究計劃,以便登陸研(yan)究木衛二,尋(xun)找簡(jian)單(dan)的生(sheng)命形式。這一(yi)項(xiang)目(mu)的航天(tian)器(qi)(qi)以法國天(tian)文學家皮(pi)埃爾韁馉拉(la)(la)普拉(la)(la)斯的名字命名。俄羅斯將研(yan)制(zhi)一(yi)個登陸探(tan)測器(qi)(qi),搭載在(zai)該航天(tian)器(qi)(qi)上(shang)。屆時登陸探(tan)測器(qi)(qi)將降落在(zai)木衛二表(biao)面冰層的一(yi)個裂縫(feng)處,并融化一(yi)些(xie)冰,開(kai)始(shi)尋(xun)找生(sheng)命蹤跡,隨即將探(tan)測結果通過(guo)拉(la)(la)普拉(la)(la)斯航天(tian)器(qi)(qi)傳回地面。

四是用(yong)機器人鉆入(ru)海(hai)洋探測

其方案是向木衛二(er)發(fa)射兩個(ge)著陸機器(qi)人,一個(ge)能(neng)(neng)鉆穿冰層開辟一條通往海洋的(de)孔道,另一個(ge)能(neng)(neng)沿著孔道進入海洋開展探測(ce)工作。水下機器(qi)人攜帶(dai)的(de)科學儀(yi)器(qi)能(neng)(neng)夠進行環繞(rao)考察并找出(chu)微生物,包括(kuo)不同于地球上的(de)生命形態。其探測(ce)結(jie)果將適時發(fa)回(hui)地球。為保證探測(ce)效果不受(shou)木衛二(er)以外的(de)任何因素影響,兩個(ge)高度(du)自動化的(de)機器(qi)人必(bi)須(xu)完(wan)全滅菌。

木衛二將驗證或(huo)修(xiu)正宇宙生(sheng)物學標(biao)準

探測木衛二有無(wu)生(sheng)命(ming)的意(yi)義在于(yu),除弄(nong)清真(zhen)相外,還可驗證或修正(zheng)(zheng)宇(yu)宙生(sheng)物(wu)學標(biao)準。如(ru)果(guo)(guo)發現了木衛二上有生(sheng)命(ming),那就證明了宇(yu)宙生(sheng)物(wu)學標(biao)準至少適用于(yu)太陽系天(tian)體。如(ru)果(guo)(guo)推(tui)斷條件屬實而未發現生(sheng)命(ming),則需修正(zheng)(zheng)這(zhe)一標(biao)準。如(ru)果(guo)(guo)推(tui)斷條件不存(cun)在,則另當(dang)別(bie)論。無(wu)論獲得何(he)種真(zhen)實情(qing)況(kuang),都能深化人類對(dui)木衛二乃至太陽系天(tian)體的認(ren)識(shi),促進空間科學的發展(zhan)。

其他疑惑

移居木衛二?

極度深寒還有(you)點兒擠

在(zai)太陽(yang)系八大行星(xing)(xing)中,木(mu)(mu)(mu)星(xing)(xing)是最大的(de)。木(mu)(mu)(mu)衛(wei)二是木(mu)(mu)(mu)星(xing)(xing)的(de)四大衛(wei)星(xing)(xing)之(zhi)一(yi),直徑為(wei)2920千(qian)米,只(zhi)(zhi)有地(di)球(qiu)(qiu)直徑的(de)約四分之(zhi)一(yi),體積比地(di)球(qiu)(qiu)的(de)衛(wei)星(xing)(xing)月球(qiu)(qiu)稍微小(xiao)一(yi)點。科學(xue)家(jia)推測木(mu)(mu)(mu)衛(wei)二的(de)表(biao)(biao)面(mian)溫度在(zai)赤道地(di)區平(ping)均(jun)約為(wei)-163℃,兩極更(geng)低,只(zhi)(zhi)有-223℃,所以表(biao)(biao)面(mian)的(de)水(shui)(shui)是永久凍(dong)結的(de)。但是潮汐力(li)所提供的(de)熱能(neng)(neng)可(ke)能(neng)(neng)會使冰層(ceng)下的(de)水(shui)(shui)保(bao)持液態,另(ling)外(wai)木(mu)(mu)(mu)衛(wei)二上長(chang)達(da)60小(xiao)時的(de)白晝,也(ye)使得表(biao)(biao)面(mian)冰層(ceng)的(de)裂口有可(ke)能(neng)(neng)接受到充足的(de)陽(yang)光。即便(bian)這(zhe)樣,假如有一(yi)天人類(lei)能(neng)(neng)征服(fu)木(mu)(mu)(mu)衛(wei)二,也(ye)恐難以長(chang)久移居。

火星和木衛二,地(di)球人先(xian)到哪一個?

除(chu)了木(mu)衛二(er)之(zhi)外(wai),火(huo)星(xing)被(bei)認為(wei)是另一個可能存在(zai)生(sheng)(sheng)命(ming)形態的(de)星(xing)體(ti),因為(wei)科(ke)學家(jia)(jia)研(yan)究發(fa)現(xian),火(huo)星(xing)的(de)地(di)下(xia)深處仍可能有液態水。與木(mu)衛二(er)相比,火(huo)星(xing)距離地(di)球更近,因此,對(dui)于火(huo)星(xing)生(sheng)(sheng)命(ming)之(zhi)謎的(de)探索(suo),科(ke)學家(jia)(jia)也一直(zhi)高度關注。未來的(de)太空任(ren)務已經把(ba)火(huo)星(xing)和木(mu)衛二(er)同時作為(wei)發(fa)射新(xin)遙控探測器的(de)最(zui)終目的(de)地(di)。火(huo)星(xing)和木(mu)衛二(er),誰(shui)會被(bei)最(zui)先證明,是地(di)球的(de)兄(xiong)弟或(huo)者陌生(sheng)(sheng)人?

木衛二發(fa)現黏土型礦物

美國航天局11日宣布,在(zai)最可能有生(sheng)命(ming)存(cun)在(zai)的木(mu)(mu)星衛(wei)星——木(mu)(mu)衛(wei)二(er)的表面首(shou)次發現了黏土型礦(kuang)物,這意味著木(mu)(mu)衛(wei)二(er)可能存(cun)在(zai)對形(xing)成(cheng)生(sheng)命(ming)至關重(zhong)要的有機物。

美國(guo)航(hang)天(tian)(tian)局當天(tian)(tian)在一(yi)份聲明中說,在木(mu)衛二表(biao)面發現了(le)一(yi)種叫做層(ceng)狀硅(gui)酸鹽的黏土型(xing)礦(kuang)物,這種礦(kuang)物很有(you)(you)可能是由彗星(xing)(xing)(xing)或小(xiao)行星(xing)(xing)(xing)撞擊木(mu)衛二帶來,而帶來黏土型(xing)礦(kuang)物的彗星(xing)(xing)(xing)或小(xiao)行星(xing)(xing)(xing)通常也攜帶有(you)(you)機物。

可能的生命

據猜想,冰下的海洋中可能有生命存在,其生存環境可能與地球上的深海熱液口或南極的沃斯托克湖(Lake Vostok)相似,其生命的形態可能與地球上的某些嗜極生物相似。盡管還沒有任何證據,但基于可能存在的液態水,相繼有若干項向木衛二派遣空間探測器議案曾被提出(詳探索一節),2013年12月(yue)11日美國(guo)國(guo)家航空航天局(ju)(NASA)宣布,探測(ce)器在被冰雪所覆蓋的(de)(de)(de)(de)木(mu)衛二(er)(er)上(shang)發現(xian)了其與彗星(xing)及小(xiao)(xiao)行(xing)星(xing)撞擊后形成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)類似黏土狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)礦(kuang)物(wu)質。根據“伽利(li)略”號(hao)探測(ce)器1998年拍攝到的(de)(de)(de)(de)木(mu)衛二(er)(er)近紅外線圖片來看NASA研(yan)究小(xiao)(xiao)組認為(wei),木(mu)衛二(er)(er)上(shang)有(you)(you)一種與酰基氯類似的(de)(de)(de)(de)礦(kuang)物(wu)。由于小(xiao)(xiao)行(xing)星(xing)或彗星(xing)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)心核中(zhong)蘊含可(ke)形成(cheng)(cheng)生命的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)機物(wu)NASA研(yan)究者表示,木(mu)衛二(er)(er)的(de)(de)(de)(de)冰雪表層下極有(you)(you)可(ke)能隱(yin)藏廣袤(mao)的(de)(de)(de)(de)海洋,歷經漫長時間后或許有(you)(you)育成(cheng)(cheng)生命的(de)(de)(de)(de)可(ke)能性,

發現噴泉

美國和德國研究(jiu)員發(fa)表報告稱,在木(mu)(mu)星的衛星之一(yi)(yi)“木(mu)(mu)衛二”上,發(fa)現有(you)間歇性噴(pen)發(fa)的噴(pen)泉(quan),這是木(mu)(mu)衛二冰(bing)凍表面下隱藏著(zhu)一(yi)(yi)個巨大海洋的最好證據。一(yi)(yi)旦(dan)有(you)了水(shui),也就意(yi)味著(zhu)可(ke)能(neng)有(you)生(sheng)命!長久(jiu)以來,科學(xue)家們(men)都認為“木(mu)(mu)衛二”可(ke)能(neng)存(cun)有(you)生(sheng)命。

外媒稱,新的(de)研(yan)究顯示,木(mu)星的(de)一個衛(wei)星—木(mu)衛(wei)二有豐富的(de)重要礦物(wu)質,還有從(cong)地(di)下海洋(yang)里噴發的(de)壯(zhuang)觀水柱這可(ke)能是太(tai)陽系(xi)里又一個宜居之地(di)。

據英國(guo)《獨立報》12日報道,哈勃(bo)望遠鏡確認了木衛二上間歇性噴發的(de)兩處巨大羽狀水柱,高達(da)兩百千(qian)米,另一(yi)項研究在該星(xing)球冰凍表面(mian)發現了散(san)落的(de)泥土似的(de)礦物質。

《科學》雜志上(shang)發表的(de)(de)文章說,通(tong)過對哈(ha)勃望(wang)遠鏡的(de)(de)數據進行(xing)分析發現,水(shui)柱通(tong)常在木衛二圍繞(rao)木星軌道運行(xing)時的(de)(de)某些(xie)特(te)定時刻(ke)噴發,這表明(ming)噴發原因是周期性的(de)(de)巨大潮汐力使(shi)該星球(qiu)地下海洋的(de)(de)壓力增大,使(shi)其(qi)液體從表面(mian)的(de)(de)冰縫噴涌而出(chu),

報道指出,在已知的(de)63個木(mu)星的(de)衛星中,木(mu)衛二是最重要的(de)一個。天文學家認為(wei),它的(de)冰層表(biao)面之下有海(hai)洋(yang)存在這是由于潮(chao)汐(xi)力(li)的(de)熱量使其保持液態(tai)。一些科(ke)學家認為(wei)這片海(hai)洋(yang)中可(ke)能(neng)(neng)有生命,而礦物質和潮(chao)汐(xi)熱能(neng)(neng)可(ke)以(yi)為(wei)其提供能(neng)(neng)量。

另一(yi)項對美國航天(tian)局(ju)伽利略項目收集的(de)數據(ju)的(de)研究顯示(shi),在木衛二(er)表(biao)面(mian)發現的(de)重要泥土類礦物質(zhi)可能是(shi)該星球此前(qian)與小行(xing)星或彗星相撞產生的(de)。

美國航(hang)天局噴氣推(tui)進(jin)實驗室的(de)吉姆·雪利說:“我們(men)經常在(zai)彗星或原始小行星上找(zhao)到構成生命的(de)重要物質(zhi)—有(you)機礦物質(zhi)在(zai)木衛二的(de)表面發現與這類彗星相撞的(de)殘留物可能為我們(men)在(zai)該星球尋找(zhao)生命開(kai)啟新的(de)篇(pian)章。”

據報道(dao),很多科學家認為木衛二可(ke)能(neng)是(shi)太陽系里除地球外最適宜生(sheng)命存在的(de)星球。

未來探索

“歐(ou)羅巴(ba)快帆”最早將于2023年發(fa)射,攜(xie)帶9臺儀器(qi)前往木(mu)星(xing)系統(tong),圍繞木(mu)衛(wei)二運行(xing)3年以上,收集(ji)關于這顆衛(wei)星(xing)的地質、組成和隱藏的內部(bu)海洋的重要信息,并評估該(gai)衛(wei)星(xing)的宜居性。

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