木星的卫星上有生命吗? | 地平线杂志


木星的四个最大卫星中的三个是冰冷的,1998年,美国宇航局的伽利略号航天器探测到了在欧罗巴下面一个海洋的诱人暗示。 从那以后,进一步的研究已经发现了可能从该海洋喷出水羽的迹象。

另外两个大型冰月卫星,Ganymede和Callisto,也被认为在其表面之下有海洋。 现在,人们提出了新的问题:这些卫星上是否有水,是否会有生命? 我们可以寻找吗?

为了帮助回答这个问题,欧洲航天局正计划在2022年将一艘名为“木星冰月卫星探测器”(JUICE)的航天器送至木星。 计划于2029年到达,它将执行两次欧罗巴和卡利斯托飞越的飞行,然后在2032年至2034年进入绕木卫三的轨道运行-这是第一个绕月球飞行而不是地球月球的航天器。 在此期间,它将宝贵的数据返回到地球。

但是,在到达月球之前,科学家们已经在忙于研究这些卫星的可居住性迹象,并为任务返回的数据做准备。

被困

这些卫星下方的海洋可能很大,横跨整个卫星的周长并延伸数十公里。 但是它们也被困在几十公里的冰下,这使得对它们的研究非常困难。

到目前为止,我们最好的方法之一是通过研究月球周围的磁场来寻找海洋中的盐对其电导率的影响。 但德国科隆大学的行星科学家约阿希姆·索尔(Joachim Saur)教授说,这些研究“基本上忽略了产生磁场的所有其他影响”,例如月球周围的稀薄大气。 “弄清真正来自海洋的影响非常重要。”

Saur教授是Exo-Oceans的项目协调员,希望能回答这个问题。 该项目使用的是来自1995年至2003年在木星系统中运行的NASA伽利略号航天器的模型和数据,以及目前在木星上的NASA朱诺号航天器的测量结果以及哈勃望远镜等望远镜的远程观测数据,以检查这些海洋。

欧罗巴和木卫三说:“我们的研究结果不会推翻海洋的想法。”萨尔教授说,尽管他指出他们可能会对卡利斯托产生质疑。 但是希望它们能对诸如海洋的厚度,盐分含量以及它们与上面的冰层之间的距离等问题给出更好的指示。

所有这些都对卫星的可居住性具有重要意义。 为了能够维持生命,人们认为海洋必须与底部的岩石相接触才能使生命获得“食物”的来源,目前只有欧罗巴被认为可以满足这种条件。

索尔教授说:“欧罗巴是最适合居住的地方之一,因为液态水与硅酸盐地幔直接接触。” “因此有可能将矿物质从地壳中浸出到海洋中。 化学化合物越丰富,对生命的进化越有利。”

但是在JUICE到来之前,只能做很多事情。 一旦完成,它的磁力计仪器将对卫星的磁场进行有用的测量,从而为我们提供有关下层海洋的重要数据。 萨尔教授说:“这将使我们能够分离出所有不同的影响。”

“欧罗巴是最适合居住的人之一,因为液态水与硅酸盐地幔直接接触。”

德国科隆大学Joachim Saur教授

辐射

关于卫星的可居住性的另一个重要因素是木星辐射了多少卫星。 木星会产生很多有害的辐射,以至于它会伤害到距离太近的航天器。

一种研究方法是观察月球上的极光,这是木星的带电粒子撞击月球周围的磁场时产生的。 例如,欧罗巴(Europa)具有恒定的极光,可以在来自哈勃(Hubble)的紫外线图像中观察到。

瑞典斯德哥尔摩KTH皇家理工学院的行星天文学家和物理学家洛伦兹·罗斯博士说:“这与月亮如何受到这种辐射影响有关,因为来自辐射的带电粒子会产生极光。” “因此,这是对有多少辐射的一种度量。”

Roth博士从事AuroraMHD项目的工作,该项目试图利用对欧罗巴和木星火山活跃的月球Io进行的一些极光观测,以了解更多有关它们的信息。 尽管该项目因Covid-19大流行而受阻,但确实提供了一些有用的数据。

特别是,它有助于确认欧罗巴上是否存在水羽,并研究了它们与大气之间的相互作用。 希望可以与JUICE一起开展这项工作,以进一步研究木星冰冷卫星的可居住性。

罗斯博士说:“可居住性和生活问题始终在背后徘徊。” “从各个方面来看,包括大小在内,大型木星卫星就像行星一样:它们类似于或大于水星,一个具有磁场,它们具有大气层,它们具有海洋(等等)。

欧罗巴更有前景(因为它的水)很可能直接与海底的岩石物质相连,这会引起一些反应。

JUICE将配备自己的紫外线仪器,该仪器可以更详细地研究卫星的极光,帮助科学家弄清楚木星的辐射如何影响其生命机会。 罗斯博士说:“一旦JUICE进入轨道,我们将获得很多信息。” “它可以连续测量卫星周围的磁场。”

2022年,欧洲航天局将发射名为JUICE的航天器,以探索木星的卫星,包括木卫二(左图)。 图片来源-NASA,ESA,STScI,A。Simon(Goddard太空飞行中心)和MH Wong(加利福尼亚大学伯克利分校)以及OPAL小组

潜在的宜居性

就其本身而言,预计JUICE不会明确地告诉我们木星的卫星上是否有生命。 但是它的数据,以及将在相似的时间到达木星系统以研究欧罗巴的NASA的欧罗巴Clipper任务,可以提供有关其潜在可居住性的有用信息。

以与最初的火星飞行任务评估其可居住性相同的方式,在随后的任务(例如NASA最近登陆的恒心漫游车)被派去寻找生命之前,对木星的卫星也进行了类似的研究。

萨尔教授说:“虽然JUICE和欧罗巴快船还没有发射,但已经有关于下一步的讨论。”例如,着陆器使用钻头钻入冰层并采样这些海洋。 他说,目前已经在并行进行下一步的工作。

本文中的研究是由欧盟资助的。 如果您喜欢这篇文章,请考虑在社交媒体上分享。



This article – “木星的卫星上有生命吗? | 地平线杂志
” – was originally published in Horizon, the EU Research & Innovation magazine

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