木卫二的冰下世界

飞掠木卫二

2003年9月21日，NASA实验室聚集了1000多名代表，这些人多是参与“伽利略”计划的科学家，与“伽利略”号木星探测器共事多年，而今天他们却要亲自见证这颗探测器撞向木星，这是因为“伽利略”号的燃料即将用尽，在木星引力的作用下，它的运行轨道可能发生变化而导致与木卫二相撞，这是科学家非常不愿意看到的事情，他们必须断然采取措施。12时49分，在科学家的操控下，“伽利略”号主动改变轨道以大约每小时17万千米的速度撞向木星，从而避免了与木卫二的相撞。然而，为什么科学家们要这样做呢?

木卫二是卫星中离木星第二近的卫星，其大小和月亮差不多。1979年，“旅行者”号对其有过探访，它发现木卫二似乎很年轻，只有很少的环形山，它的表面冰层覆盖，光洁平整，有些区域很像地球上冰冻的海洋。那些冰层的下面是否有液态的水呢?“旅行者”号无法回答这个问题，它对木卫二只是匆匆一瞥。相比之下，“伽利略”号的探测却仔细得多了，它仔细打量了木卫二，看到木卫二的冰面上有纵横交错的条纹，似乎是一些凹糟和裂缝，断裂的冰层仿佛在相互挤压中移动了位置。假若是这样，那就表明冰下很可能存在液态的水或其他松软的物质。从表面上看，冰冻的海面上好像有一些冰山，其中最大的宽达13千米，很像是从有凹糟的地方断裂下来的。这样的表面特征与地球的北冰洋十分相似，科学家们对此非常惊讶。

综合“旅行者”号和“伽利略”号的探测，科学家推测木卫二的冰面之下很可能隐藏着浩瀚的海洋。

有生命吗

那么木卫二的海洋里会有生命吗?2003年，科学家做了一次实验以验证木卫二上存在生命的可能性，他们相信，太空中的陨星撞击木卫二时会产生放电现象，而由此产生的电流、火花会为复杂有机物的产生创造条件。为了模拟木卫二上的寒冷环境，科学家将长方形的冰块冷却至-196℃，然后向冰块高速发射铝制颗粒，这类同于直径1千米的陨星以每秒24千米的速度撞击木卫二。实验结果显示，铝粒的撞击导致了质子快速运动，产生了电流、放电和电火花。如果在这种情况下冰内含有简单有机物和无机物，那么这些物质就有可能在放电过程中化合成氨基酸和构成蛋白质的原料。观测还显示，木卫二冰冻的表层似乎并不厚，冰面的裂缝可以使气体、热量和有机物接触到表层之下可能存在的水，这种情况很像地球上的北冰洋，北冰洋就是通过冰层的裂缝接触空气和热量的，而木卫二上的海洋也可能通过冰层裂缝接触到外界。科学家还相信，在木卫二的海洋中隐藏着温暖的热喷口，就像地球的海底火山热喷口一样，当木卫二沿着环绕木星的轨道运行时，潮汐力使木卫二的核心保持熔融状态，从而有可能引发海洋中的火山活动。1977年，“阿尔文”号潜水艇在加拉帕戈斯群岛附近的海底裂谷中首次发现了海底热喷口，在热喷口周围的水里生活着多种蠕虫和细菌。许多人不相信这个事实，那里根本没有光，温度极高，压力极大，生命怎么能在这样的环境中生存下来呢?然而眼前的现实又不得不承认生命是可以在严酷的环境中生存的。科学家相信，黑暗、高温、高压在木卫二上都存在，但如果在它的海底中存在着热喷口的话，它们就会喷出热量和养料，原始生命在这样的环境中生存是不会有问题的，就像在地球上的海洋中一样。

正是因为相信木卫二上存在生命，为了避免将地球微生物带到木卫二上影响未来在这颗星球上寻找地外生命的工作，科学家们才主动操控“伽利略”号撞向了木星。

木星系任务

除了木卫二以外，“伽利略”号还发现木卫三和木卫四的地表之下也有可能存在液态水。木卫三和木卫四都是卫星中的大个子，其中木卫三是太阳系中最大的卫星，体积是火星的3／4，比水星还要大一些。2000年5月，“伽利略”号来到了距木卫三仅800多千米的地方，它用磁力计对木卫三进行了探测，还拍摄下许多清晰的照片。探测表明，木卫三的冰层下也可能隐藏着液态的咸水，水温在-55℃左右。由于卫星内部的高压，这个液态水层并没有结冰。不过木卫三液态水所处的位置比木卫二深得多，这使得科学家更愿意将木卫二作为寻找地外生命的首选，因为木卫二的地下海洋所处的位置并不那样深。

木卫四的个头仅比木卫三小一点，表面都是环形山。1998年，“伽利略”号探测器发回的数据显示，木卫四的磁场随着木星的转动而波动不定，这预示着木卫四地表下也可能隐藏着一个海洋。但木卫四内部的海洋深处充满了密集的冰块和岩石，这些冰块和岩石阻止了热能的流动，使木卫四上存在生命的可能性很渺茫。

进入冰下世界

其实，前往木卫星去探测那里的环境在现在已经不是很大的难题了，在卡西尼土星任务中，“卡西尼”号的子探测器“惠更斯”号就已经成功降落在了土卫六上。然而木卫二的秘密是隐藏在它的冰层之下的，人类要破解这个秘密必须最终派探测器潜入到它的冰下海洋中去，这才是一项真正的挑战。不过科学家们早就在应对这个挑战了，2007年5月，一个重约1.3吨的眼球状的圆形机器下沉到墨西哥的一个叫埃尔萨卡通的洞穴里，这个奇怪的圆形机器名为“深井热探测机器人”，即DEVTHX，它的身上有100多个传感器，36个机载电脑和十几个推进器和制动器，这些高精密的部件把DEPTHX武装成了一个拥有自主操作、自主导航和测绘能力的深穴“潜水员”，它可以记住它所在位置的三维地图，能利用自己的“大脑”和先进工具对水样进行分析，寻找活的生物体，测试生命迹象。

在埃尔萨卡通的实验中，DEPTHX自动下潜到水下深达270米的地方，这个深度是人类的潜水员没有到达的。DEPTHX还采集了水样和标本，对洞穴进行了探测和绘图，最后它安全回到了表面。

这种机器人的下一个版本叫做ENDURANCE，其全称是“环境不干扰南极冰下机器人探测器”。2008年2月，ENDURANCE被带到了曼多塔湖接受野外测试，这个湖位于威斯康星大学的校园里，是一个寒冷的湖泊。8月，科学家又把ENDURANCE带到南极洲的邦尼湖，那是一个咸水湖，大约3000米长，1500米宽。测试任务的负责人之一、美国伊利诺斯大学的地球和环境科学专家彼得・杜兰说：“我们去那里的主要任务是要测试它能否承受寒冷和冰块的碰撞，这两项考验机器人都未遇到过，我们要搞清楚它的电子操作系统是否能在寒冷的环境中也有良好的表现。”接下来ENDURANCE要去的地方是世界上最大的冰下湖之一的沃斯托克湖，那里水深600米，是一个深藏在冰层之下的淡水湖。它至少在50万年前就已经被冰封在冰层之下了。专家们认为，它的环境更加接近于木卫二。研究人员将最终把这种水下机器人的改进型打造成一个可承担前往木卫二寒冷的冰下世界去完成探险使命的自主型水下机器人。

登陆木卫二，然后穿过坚硬的冰层，这只是ENDURANCE的未来型潜水机器人要做的第一件事，科学家草拟的工作过程大约是这样的：首先是着陆木卫二，释放一个像铅锤似的机器人，然后由这个机器人借助核反应堆的热力溶化坚硬的冰层以抵达冰下的液态水层。一旦穿过冰层到达了冰下，ENDURANCE的未来型潜水机器人就被释放到冰下的海洋里。仅从这个过程看，其中的难度就已经大大超过“惠更斯”号着陆土卫六了，而下面才是由这种潜水机器人独自完成的重头戏：在木卫二的冰下海洋中遨游，它的动力可能是核能，速度极快，行程达几千千米，它采集水样、分析样本、摄取图像，探索人类从未一见的外星海洋世界，究竟它会在那里遇到什么，我们只好拭目以待了。