[비즈한국] 几天前，众所期待的新型木卫二探测器“欧罗巴快船（Europa Clipper）”离开了地球。欧罗巴快船此行是为了寻找人类长期以来心中最大的宇宙谜团的答案——生命是否真的只存在于地球上？
过去人们普遍认为，如果在太阳系中寻找地球以外的生命痕迹，火星是最有可能的地方。但现在，天文学家们的目光投向了火星之外更遥远的太阳系外围，特别是环绕木星和土星运行的那些冰封卫星。令人惊讶的是，在它们冰冷的表面下，似乎蕴藏着比地球表面总量还要多的液态海洋。
当然，由于距离遥远且被厚厚的冰层覆盖，这些卫星的地下海洋几乎无法照进阳光。然而，正如地球深海中即使光线微弱也能存在深海生态系统一样，或许在这些冰封卫星的地下海洋里，也存在着它们独特的生态系统。
当然，在此之前，这些说法都仅仅基于模糊的观测数据，是想象、推测和期待。确认真相的方法只有一个：亲自去现场看一看。于是，前往木卫二亲眼确认生命痕迹的伟大旅程终于开启了。
1610年，天文学家伽利略发现了木星周围也像地球周围的月球一样存在卫星。他的发现证明了宇宙中的天体并非全部围绕地球旋转，从而推翻了“地球是宇宙中心”的观念。伽利略发现的这些木星卫星，彻底改变了人类审视宇宙的范式。
木星作为太阳系中最大的行星，传统上被称为众神之王、宙斯或朱庇特。因此，伽利略在木星旁发现的四颗卫星被赋予了神话中宙斯所追求的对象的名字：木卫三（Ganymede）、木卫一（Io）、木卫四（Callisto）和木卫二（Europa）。据神话记载，宙斯迷恋上了采花的欧罗巴，于是化身为公牛将其劫走。据说，宙斯带着欧罗巴游历过的那片地区，就是后来被称为“欧洲（Europe）”大陆的由来。
木卫二在太阳系行星的卫星中体积排名第六，仅次于另外三颗伽利略卫星、土星的土卫六以及地球的月球。我们的月球表面非常崎岖，到处都是陨石撞击留下的陨石坑。相反，木卫二拥有几乎光滑的冰面。虽然偶尔会有陨石撞击留下的坑洞，但比起月球要平坦得多。这表明木卫二的表面在近期经历过“翻新”。
此前，“旅行者号”和“先驱者号”等多个探测器在利用木星引力前往更深空时曾短暂掠过木星。但那只是瞬间，并没有长期留在木星附近观察。因此，1990年代，天文学家规划了一个被木星引力捕获并长期驻守的轨道探测器。这个探测器被命名为“伽利略号”，以纪念首位发现木星卫星的天文学家。当时，伽利略号不仅探测了木星的云层表面，还探测了木卫二等多个卫星。它甚至偶然穿过了木卫二冰层裂缝中喷出的水柱。
事实上，当时的科学家并没有意识到这一惊人发现。直到很久之后的2018年，天文学家重新分析伽利略号的存档数据时，才后知后觉地发现该探测器其实早已确认了木卫二上存在水的事实。当时的数据显示，木卫二在巨大的木星旁形成了另一个小型的磁场。这意味着木卫二表面有带电小粒子喷出，并随着木星强大的磁场流动。那究竟是什么？天文学家推测，那是含有离子化盐分的海水喷射到了太空之中。
这一事实之所以被延迟确认，其实多亏了在土星周围执行任务的“卡西尼号”探测器。卡西尼号实际拍摄到了土星冰卫星“土卫二（Enceladus）”喷射水柱的画面，并直接穿过了水柱，确认了周围磁场的变化。天文学家随后意识到，卡西尼号穿过土卫二水柱时产生的数据，与当年伽利略号经过木卫二时的数据形态极为相似。因此，他们才得以挖掘出埋藏已久的伽利略号数据中隐藏的惊人宝藏。根据当时的数据，木卫二表面喷出的水柱高度最高可达160公里。
最近，通过哈勃太空望远镜，人类再次确认了木卫二的水柱。2014年，当木卫二经过木星盘面前方时，哈勃望远镜对准了木卫二周边。比较未经水柱的木星光线与穿过木卫二水柱后的木星光线，可以发现某些波长的光被喷出的水分子吸收了。通过这种方式，天文学家确认了木卫二在经过木星前方时喷出了大量的水。这意味着在地球之外的天体上，间歇泉也在喷发！
更近期，詹姆斯·韦伯太空望远镜也对木卫二进行了观测。在推测喷发水柱的区域，科学家发现了包括水、二氧化碳和甲烷在内的多种分子。通过接连的太空望远镜观测，木卫二存在水，甚至会向太空喷发“宇宙间歇泉”的推测，如今已被视为几乎确凿的事实。
在遥远且严寒的冰封卫星木卫二表面下，液态海洋是如何存在的呢？秘诀就在于木星强大的引力和磁场。
紧贴木星运行的木卫二受到木星强大的引力作用。特别是正对着木星的一面和背对着木星的一面，由于与木星的距离不同，受到的引力强度也不同。这种引力差就像是将木卫二向两端拉扯的力。
此外，木卫二在木星周围沿着一个高度扁平的椭圆轨道运行。每隔3.5天，它就会靠近再远离木星，受到的引力强度也在持续变化。有趣地说，木星就像是用自己强大的引力不停地“揉捏”着木卫二。这使得木卫二内部产生摩擦热，从而使其内部维持在非结冰的液态海洋状态。
正因为遭受木星引力的“折磨”，木卫二冰面上留下了许多长长的裂痕。被称为“混沌地形（Chaos Terrain）”的复杂痕迹，被认为是由冰层漂浮在微融的地下海面上，相互碰撞、分裂而形成的。透过这些裂缝，部分底下的液态海水会被喷射到宇宙空间。尤其是木卫二体积比月球小，引力也更弱，因此喷出的水柱可以剧烈地达到数百公里的高度。
虽然木卫二本身的体积比月球还小，但有趣的是，据推测其内部蕴含的液态海水总量远超地球上所有海水的总和。事实上，人们总以为地球水资源丰富，但覆盖地球表面70%的海水其实仅仅是浅浅地积在表面。即使把地球表面这点水全部收集起来，总量也并不多。太阳系中最湿润、含水量最高的世界，现在不再是地球，而是木卫二。
那么，在这片木卫二海洋里，是否潜藏着未知的地外深海生态系统呢？为了寻找答案，NASA选择了木卫二。有些人可能会问，为什么不先选土星的土卫二？当然，土卫二也是非常有趣的地方。但传统上，人类对木星及其卫星的探测更多，对木卫二的了解也比土卫二多。而且土星比木星远得多，派遣探测器需要更长的时间，因此作为第一个目标，木卫二更合适。
此次离开地球的“欧罗巴快船”将在未来5年航行于太空，预计2030年抵达木星及其周边。探测器搭载了10种探测设备来研究木卫二的地下海洋。首先是拍摄高分辨率图像的可见光相机。其次是红外相机，它将穿透厚厚的冰层，掌握其内部的温度分布。木卫二的海水温度也会因区域而异，通过掌握哪里的海洋更温暖或更寒冷，可以找到存在生命可能性更高的深海火山候选地。
此外还有探测木卫二磁场的设备。像之前的伽利略号和卡西尼号一样，通过测量木卫二绕木星运行时磁场的变化，来确定其下方是否存在液态海洋以及含盐量。欧罗巴快船还将感知引力场的变化，以确定海水的储量和位置。最后，探测器上搭载的各种光谱仪将在直接穿过水柱时，分析水中溶解的化学成分，寻找生命活动的迹象。
此次欧罗巴快船任务可以看作是后续木卫二探测任务的准备阶段。天文学家最终计划将着陆器降落在木卫二的冰面上，并尝试派遣潜海机器人穿透冰层进入地下海洋。NASA已经在制作各种原型机，研究如何将着陆器稳定地降落在崎岖的冰面上。如果这些未来的探测任务能够实现，我们将不再仅仅是观察地球的海洋，而是能够直接游历外星的深海，亲眼确认那里是否生活着“外星鱿鱼”或“外星浮游生物”。
地球之外真的存在外星生命和生态系统吗？或许不久之后，我们就能给出明确的答案。甚至仅仅通过太阳系内的探测结果，就能揭晓这一谜题！
作者池雄培（音译）简介：热爱猫咪和宇宙。儿时在看过《银河铁道999》后，立志要向世人传播宇宙之美。目前在延世大学银河进化研究中心及近宇宙论实验室研究通过星系相互作用产生的演化，并通过演讲和写作进行多种科学传播活动。著有《썸 타는 천문대》（暧昧天文台）、《하루 종일 우주 생각》（整天想宇宙）、《별, 빛의 과학》（星，光的科学）等书。