2024年標誌著NASA尋找外星生命的關鍵年份

(SeaPRwire) –   很少有太空飛行器會在外殼上刻上詩歌。實際上,從來沒有太空飛行器會在外殼上刻上詩歌——但也沒有太空飛行器像美國國家航空暨太空總署的一樣特別。

這艘飛船將在10月發射,開始長達六年的旅程前往木星。到達後,它將對木星神秘的衛星歐羅巴進行一系列近距離飛掠——這個世界有一個冰殼和環繞全球的海洋,在太陽系外地球以外,天文學家和外星生物學家認為它是最有可能存在生命的地方。

這種承諾激發了宇宙詩意,去年美國國家詩人為此撰寫了一些詩歌,以表彰衛星和任務,其中寫道:

[E]ach rivulet, each pulse, each vein.
O second moon, we, too, are made of water,
Of vast and beckoning seas.
We, too, are made of wonders, of great.
And ordinary loves, of small invisible worlds,
Of a need to call out through the dark.

到2030年,當飛船抵達木星系統時,它將穿越黑暗呼喚——也許回答長期吸引人的問題,是否我們在寒冷廣闊的宇宙中真的孤單一人,或者某處我們有同伴。「我們試圖了解歐羅巴的潛在適居性,」美國項目科學家說。「它是否有生命的原料和條件?它的化學成分如何?它的新陳代謝如何?」

美國計劃科學家Curt Niebur補充說:「我們對歐羅巴了解越多,它似乎具備生命原料的可能性就越大。」

伽利略首次發現木星四大衛星,後來分別命名為伊歐、歐羅巴、加尼米德和卡利斯多。今天,已知它們是繞行巨大行星的至少79顆衛星中的一部分。直到2015年,前德克薩斯州議員,其選區包括NASA林頓·詹森太空中心所在地休斯頓,推動通過立法為歐羅巴軌道器和登陸器提供資金。他還使這些項目成為NASA探索議程的強制性部分。美國官員表示,歐羅巴任務是「非法不飛行」的唯一任務。

這些飛行可能會揭示許多秘密。隨著伊歐、歐羅巴、加尼米德和卡利斯多繞木星運行,它們被行星強大的引力束縛,但每顆衛星微弱的引力也會影響它的姐妹衛星——當它們相互經過時會拉扯對方,使它們略微彎曲,就像地球的月球拉動地球引起潮汐一樣。對木星衛星來說,所有這種拉伸和放鬆都產生了大量的內部熱量。在四大衛星中最內側的伊歐,這導致火山活動,同時可能有多達100座火山活動。在歐羅巴,這意味著衛星的冰殼厚度不超過15-25公里,而下面的海洋深度可達60-150公里。歐羅巴直徑只有3100公里,約為地球的四分之一,但其巨大的單一海洋被認為含水量相當於地球所有海洋的水量之和。

更重要的是,這些水不斷翻騰。它永遠在衛星上擺盪,導致冰殼的變形以及巨大的冰塊斷裂後凍結在表面,還有從表面高處噴出的水和滲入冰層裂縫中的更多水,在衛星部分表面產生鏽紅色斑塊。這是一個引人注目的化學標誌,表明歐羅巴的海洋可能與地球的海洋很相似。

「水可能含有氯化鈉,也就是普通的食鹽,」Pappalardo說。「木星磁場中帶電粒子的輻射會使它變成紅褐色。」

鹽不是歐羅巴水中唯一的成分。該海洋與海底淤泥長期接觸,很可能吸收氮、磷、硫以及溶解的氧和氫分子。所有這些都為生命提供了富饒、溫暖和適合發育的環境。生物學證據更加堅定的是,歐羅巴海底可能存在熱水噴口。在地球,這些地質加熱的噴泉支持各種海底生命;歐羅巴由於地殼的彎曲也很可能存在類似過程。

「那裡不僅有單細胞生命,」Niebur說。「還有生活在完全黑暗中的多細胞、複雜生命形式,它們由內部熱源驅動。好了,歐羅巴也有內部熱源。」

當然,科學家絕不會說,只因為生命可能存在於歐羅巴,它就一定存在。歐羅巴生命需要不僅正確的化學原料,不僅存在水,不僅有足夠的能源來源,如衛星的潮汐加熱。它也需要很長的時間。

「你需要穩定性,」Niebur說。「20分鐘就提供這些原料是無法開始和演化生命的。你需要一個能穩定存在數百萬年的環境。」

還有一個不可或缺的東西——沒有進化生物學家或外星生物學家曾定義過。「我們必須了解從化學物質到化學能量到生命需要什麼,」Pappalardo說。「我們不了解那個額外的火花是什麼。」

要得到這些和其他答案需要耐心。歐羅巴探測器計劃在今年秋天由SpaceX最強大的火箭之一發射。通常,獵鷹重型火箭發射後會保留一些燃料,讓發動機繼續燃燒,使三級火箭平穩降落地面以進行回收和修復再利用。但這次不一樣。美國宇航局打算從火箭榨取每一點能量和每一滴燃料,為歐羅巴探測器提供最大推力,讓三級火箭墜入海中。

「我們將燒光推進器而不會回收,以獲得火箭最大的推力,」Pappalardo說。

這確實會給飛船很大的推力,使其以每小時40200公里(每小時25000英里)的速度相對於運動中的地球發射,相對於靜止的太陽每小時可達12.9萬公里。即使如此,它仍需近一年時間才能抵達木星系統。它將在木星繞行並利用其他三顆大衛星的引力改變其軌道,指向歐羅巴。2031年,它將開始為期三年的科學任務,對歐羅巴進行近50次飛掠,其中一些距離只有25公里。如果硬體和資金允許,任務可能延長。

「取決於飛船狀況和美國宇航局的資金狀況,」Pappalardo說。「我們必須確定延長任務的目標,但我想我們會發現一些特別有趣的地方,需要進一步深入研究。」

預計該飛船確實能夠在最短三年任務之外繼續服役。美國宇航局通常低估任務時間表,以保持預期的謹慎和方便飛船超出它們。2004年,火星探測車登陸火星前,美國宇航局宣布它們將最少工作90天,任何超過時間都被視為額外獎勵。最終,精神號工作了六年,機會號工作了15年。歐羅巴探測器也被建造具有類似長壽命。

飛船主體高5米,但當太陽能電池板展開時,它長達30米——約為一個籃球場的長度——以最大限度地收集遠日光。它配備24個發動機,這將允許它在歐羅巴周圍進行高達25公里的近距離飛行。