火星是我们大多数航天器、着陆器和漫游者正在研究的地方，用以寻找太阳系其他地方曾经存在生命的任何证据。

　　但是和行星科学家交谈，他们对太阳系的海洋世界同样感到兴奋;卫星、小行星、矮行星和柯伊伯带的天体，在这些地方，厚厚的冰层下可能有浩瀚的液态水海洋。

　　完美的生活环境。

　　之前，我们只是得到了这些海洋存在可能的诱人暗示，而美国宇航局正在建造一艘太空船，木卫二快艇，去详细研究其中一个世界。无独有偶，欧洲航天局也正在建造他们自己的任务，木星冰月探测器。

　　自从1610年被伽利略发现以来，天文学家们就已经知道了木卫二和木星的其他大卫星。在20世纪60年代，来自地球的地面望远镜开始对卫星进行足够详细的研究，以认识到它们含有大量的水冰。

　　艺术家印象的先锋10在木星。图片来源:美国航天局/喷气推进实验室

　　1970年，美国宇航局的“先锋10号”和“11号”飞越了木卫二，证实了木卫二表面是冰状的，双宇宙飞船确实给了我们最好的视角，揭示了月球上每像素2公里的特征。

　　他们的照片显示了木卫二的表面是多么明亮和冰冷，上面覆盖着奇异的条纹，看起来就像干冰。与太阳系其他星球不同的是，木卫二上的陨石坑非常少，这意味着它经常会被新的物质重新覆盖，就像太空中的冰面修整车。

　　来自美国宇航局伽利略号飞船的图像显示了木卫二冰面的复杂细节。图片：美国宇航局/加州理工学院喷气推进实验室

　　上世纪90年代，伽利略号宇宙飞船抵达木星系统，并携带了一颗将留在该地区的人造卫星，对木星及其卫星进行了极为详尽的研究。在执行木星任务的过程中，伽利略号先后12次飞越木卫二。

　　伽利略号的观测帮助行星科学家计算出木卫二地下海洋的水可能比地球多。伽利略的相机成像显示木卫二有巨大的冰层破裂，淡水涌上来填补缺口。显然，这仍然是一个活跃的世界。

　　这种活动来自于与木星的潮汐相互作用，与我们在地球上与月球的潮汐相似，只是规模要大得多。它们使木卫二在轨道上来回弯曲，增加了内部的热量。

　　根据伽利略太空探测器获得的数据，艺术家对木卫二内部的印象。来源:美国航天局

　　我们可以看到这个潮汐对木星最近的卫星，木卫一的显著影响，它是太阳系中火山活动最活跃的。

　　木卫二可能也有火山作用，在海洋深处，可以提供能源和原材料，使生命繁荣。

　　为了近距离研究木卫二，回答这些问题，美国宇航局正在建造一个轨道飞行器——甚至可能是一个着陆器——它被称为木卫二快艇。

　　它的名字来自于19世纪曾在海上航行的旧式快帆船。那是一种三桅船，可以负责运送茶叶和其他货物横渡大西洋。

　　艺术家对木卫二快艇任务的构想。来源:美国航天局/喷气推进实验室

　　像那些船只一样，木卫二快船将每两周左右经过木卫二一次，扫描它冰冷的表面，寻找木卫二可能拥有生命的所有原始成分的证据:液态水、能源和化学物质。

　　尽管它的目的地是木卫二，但它不会停留在离木星那么近的强大辐射带的轨道上。相反，它会绕木星运行一段很长的轨道，每隔几周就会把它带回来，所以它只需要在辐射区待一小段时间。

　　木卫二携带的工具

　　任务策划者已经大致确定了木卫二快艇将携带的仪器包。

　　为木卫二快艇设计的测试设施。来源:美国国家航空航天局兰利

　　当然，将有高分辨率的相机提供木卫二表面的图像，其清晰度是航海家拍摄的最佳图像的100倍。它将把木卫二大部分地区的地图绘制成50米宽的分辨率。

　　它还将有一个等离子仪器和磁强计来更详细地测量木卫二周围的磁场。

　　一种测绘成像光谱仪，用来描绘木卫二内部的有机化学物质、盐和其他物质。

　　还有一个热发射成像系统，用来探测木卫二表面的任何温度变化，定位更温暖的地方，那里可能有液态水从表面下涌出来。

　　质谱仪用来测定表面化学物质的组成。

　　一台紫外摄谱仪，它可以描绘出任何可能从木卫二表面喷射出的水羽，并将其送入太空。

　　一个尘埃质量分析仪，用来观察从木卫二喷射出的微小固体颗粒。

　　最令人兴奋的一种仪器是探地雷达。它可以透过木卫二上的冰层向下观察，绘制出木卫二冰层和地下海洋的厚度。它可以帮助发现离地表更近的水域，辅助寻找未来任务的理想地点。

　　图中显示了用于组装美国宇航局航天发射系统(SLS)核心阶段的5个主要结构的所有圆顶、桶形、环形和发动机部件，它们都是按1号区块配置的。来源:美国国家航空航天局/ 美国马歇尔航天飞行中心

　　轨迹和发射

　　“木卫二快帆船”预计将在美国宇航局的太空发射系统上发射，该系统仍在建设中。SLS有一些任务是为阿耳特弥斯计划发射的，但它预计在2023年发射木卫二快艇。

　　这是一个理想的运载火箭，因为它能够将航天器直接送入轨道，并在三年内到达木星的轨道。

　　但是如果SLS因为某种原因不能使用，那么它也可以在猎鹰重型或德尔塔IV重型上发射。他们需要对地球和金星进行几次引力飞行，而不是直接飞行。事实上，根据一些估计，通过改用重型猎鹰，美国宇航局可以节省足够的资金，将类似的任务发送到土星冰冷的卫星土卫二。

　　谁知道呢，到那个时候，SpaceX的飞船可能已经开始飞行了，成为理想的运载火箭。

　　冰羽的证据

　　为了准备这次任务，行星科学家们一直在扫描旧任务的数据，他们发现了一些非常令人兴奋的东西。似乎有从木卫二 喷发到太空的物质流，类似于卡西尼在土星的卫星土卫二上发现的冰火山。

　　2012年，哈勃太空望远镜的紫外线图像暗示木卫二上有羽状物，但数据没有定论。行星科学家意识到，伽利略号在1997年飞越了完全相同的区域，并记录了有关木卫二磁场的数据。

　　木星和木卫二的图解，以及伽利略号在其穿过羽流时所做的测量。来源：美国宇航局/美国加州理工学院/密歇根大学

　　卡西尼号帮助天文学家认识到，冰羽流在磁场中造成了一个特征性的光点。

　　原来，伽利略号正好飞过了羽流，并记录下了该区域磁场的弯曲。

　　当木卫二快艇抵达时，它将对该地区进行一系列低空飞行。但这一次，科学家们将做好准备，他们将知道要寻找什么。飞船将配备能够采集被抛入太空的冰冻液体和尘埃颗粒的仪器。这是能够直接对海洋进行采样的下一个最好的方法。

　　也许还有登陆器？

　　目前还没有任何决定，但美国国会一直在倡导登陆器来执行任务，降落在地面，近距离观察世界。这实际上是一个有争议的决定，因为如果没有详细的木卫二表面地图，派一个着陆器来是完全没有意义的。

　　如果你只有一次登上木卫二的机会，那么首先详细地绘制地图是有意义的。然后选择一个着陆点，并发送一个后续任务，以探索有趣的地区。

　　艺术家描绘了一个可能的木卫二登陆器任务，它将在未来几十年探索冰冷的月球表面。来源：美国航空和航天局/加州理工学院 喷气推进实验室

　　但国会实际上在2019年为美国航天局提供了1.95亿美元，用于开发木卫二着陆器，并指定了未来的支出。

　　这并不是美国宇航局要求的任务，而是由国会推动的，当然，着陆对公众来说是令人兴奋的，并有助于激发人们对这项任务和太空探索的热情。

　　如果着陆器降落到木卫二表面，它将面临非常困难的地形。一项新的研究计算出，木卫二的表面可能是建造监狱的完美条件。这些高高的锯齿状冰刃是水升华时直接从冰变成气体时形成的。它们存在于地球上的高海拔地区，比如安第斯山脉。

　　在木卫二的重力较低的地方，它们可以长到15米高，是地球高度的三倍。任何着陆器都需要能够在没有地球任何实时协助的情况下探测和导航这些冰矛。

　　艺术家对木星附近的木星冰卫星探险家（果汁）和它的一个卫星，木卫二的印象。来源：欧洲航天局/电子竞技学院

　　欧洲航天局的木星冰月探测器

　　说到木卫二，美国宇航局并不是唯一探索机构。欧洲航天局正在执行他们自己的木卫二任务:木星冰月探测器，或称果汁号。这是欧洲航天局宇宙视觉计划的第一个大型任务。

　　与木卫二快艇不同的是，果汁号将花三年时间研究木卫三、木卫二和木卫四，这三个地方都被认为有一个地下海洋。通过依次研究这三个行星，它将提供它们之间的比较，帮助行星科学家找出最适合生命生存的条件。

　　与“木卫二快艇”一样，“果汁”号将搭载一套科学仪器，这将有助于它绘制出这三个卫星的表面图，还可以一窥它们冰冷的内部和地下海洋。

　　一位艺术家对太阳系中最大的卫星木星卫星木卫三的概念，展示了其内部海洋的三明治模型。来源:美国航天局/喷气推进实验室

　　它将绘制出木卫三的磁场图，这是太阳系中已知的唯一一个被认为是由液态金属的旋转核心形成的卫星。它的强度足以在木卫三上方的天空中产生极光，即使在木星巨大的磁层中。

　　对于木卫二来说，它将有助于寻找生命中的化学物质，可能存在于表面的有机物质，稀薄的大气，以及从内部涌出的物质。

　　“果汁”号还将配备一个雷达系统，用来测量其地下海洋的深度。

　　在法属圭亚那，阿里安5号从库鲁升空。资料图：欧空局/阿里安空间公司。

　　如果一切顺利，果汁号将在2022年中期发射，比木卫二快艇快，搭载阿丽亚娜5号或阿丽亚娜64号运载火箭。到木星需要7.5年的时间，2029年，木星将飞掠地球、金星和火星。

　　我们要去木卫二了。早在2022年，就会有两项研究木星冰冷卫星的任务被发射升空，并在2020年之前抵达木星近距离研究它们。这是太阳系中寻找生命最好的地方之一，我们离宇宙飞船的到来只有几年的时间了。可能是多个轨道飞行器甚至是一个着陆器。这是太空探索中非常激动人心的时刻。

　　参考资料

　　1.维基百科全书

　　3. Jane- universetoday

　　翻译：天文志愿文章组-Jane

　　审核：天文志愿文章组-