Jeremy Hsu 文 Shea 编译
50年前，你要问太阳系中有多少个星球能承载生命？回答毫无疑问是1个。但现如今科学家们相信，太阳系中宜居的天体至少有4个。除了地球之外，行星科学家们还在火星、木星的卫星木卫二和土星的卫星土卫二上发现了液态水的证据。
木卫二的表面被布满裂缝的冰层所覆盖，但它的岩石核心却正经历着木星引力的潮汐加热。这也许会产生足够的热量在木卫二冰冻的表面之下维持一个液态的海洋。如果这一海洋能延伸到它的核心，那么黑暗海底的热液喷口就能够提供可以供养微生物甚至虾体型大小的食肉动物所需的营养物质。
[图片说明]：不同色彩的木卫二。左：自然颜色；右：紫外、绿光、红外增强影像。版权：NASA/JPL/DLR。
不过，要想证明这些“美好”的猜想，那第一步就是要凿开木卫二表面的冰层。为此科学家们正在设计一个钻孔机，希望它能在计划于2020年发射的木卫二探测任务中把人类的视野带入见所未见的木卫二冰下世界。
这个形如鼹鼠的热力钻机会释放热量来融化冰，并通过转动钻头上的刀片来清除石块等残渣。它会被安装到一个撞击器上，后者会把它带往木卫二的冰面。
刚热并济
任何想寻找木卫二上生命迹象的探测器都必须要深入它的冰层至少2米以上，因为在这个深度以下有机物质才能免于强辐射和粒子的轰击。
和使用机器人软着陆进而开始钻孔不同，撞击器要简单、廉价得多。在撞击器撞上木卫二之后，热力钻机会被释放出来。然后它开始钻探，对冰面以下10米深的物质进行采样。
据估计木卫二的冰层厚度从几千米到数十千米不等，但目前技术的钻探极限恐怕也就是十几到几十米的样子。因为钻机和撞击器之间有通讯电缆相连，它会把钻机采集到的数据传输回撞击器，然后再由撞击器把数据发送到围绕木星或者木卫二的轨道器。所以，电缆的长度限制了钻探的深度。
实验显示，对于冰和浮土混合的作业环境，热力钻机比单纯使用热力来钻探效果要好得多。在钻探的过程中，热力钻机会使用微型泵对融化出的液态水进行采样。随着时间的推移融水又会重新结冰，这将保护冰层下的远古物质免受外界的污染。
[图片说明]：热力钻机。版权：香港理工大学。
忘掉潜水
在过去的几年中，有不少人提出对木卫二上的冰下海洋进行潜水探测的想法，美国宇航局甚至还在南极的冰湖中进行了机器人潜艇的测试。
但目前的技术还无法在木卫二上部署潜水机器人。光是携带与之相连的电缆就是一个大问题。同时木卫二的冰层厚达至少数千米，也没有人确切知道其下方的海洋究竟在什么深度，而在海洋和冰层之间可能还有一层很厚的淤泥。
另一个问题则是木卫二海洋的深度。木卫二如果真有海洋的话，其深度可以达到大约100千米。地球上的潜水机器人已经到过11千米深的海底，但它们都重达好几吨且需要大型水面船只的支持。这对于木卫二探测而言是做不到的。
因此这一构想现在可能更适合好莱坞，而不是宇航局。
等待召唤
科学家目前已经在有压力和真空的环境下对钻机进行了测试，但他们还想进一步提高它的工作效力。下一步将是测试撞击器和冰面的撞击对热力钻机的影响。
目前的木卫二冰面探测计划还都在构想之中，科学目标和经费是其中需要慎重考虑的环节。虽然一个环绕木卫二的轨道器也能发现许多能支持这颗卫星可能拥有生命的证据，但它终究无法下降去寻找直接的证据。
（本文已刊载于《浙江日报》2010年06月09日第16版）
[Astrobiology Magazine 2010年4月15日]
<p>Jeremy Hsu 文 Shea 编译</p> <p> 50年前，你要问太阳系中有多少个星球能承载生命？回答毫无疑问是1个。但现如今科学家们相信，太阳系中宜居的天体至少有4个。除了地球之外，行星科学家们还在火星、木星的卫星木卫二和土星的卫星土卫二上发现了液态水的证据。<span id="more-55936"></span></p> <p> 木卫二的表面被布满裂缝的冰层所覆盖，但它的岩石核心却正经历着木星引力的潮汐加热。这也许会产生足够的热量在木卫二冰冻的表面之下维持一个液态的海洋。如果这一海洋能延伸到它的核心，那么黑暗海底的热液喷口就能够提供可以供养微生物甚至虾体型大小的食肉动物所需的营养物质。</p> <p align="center"><img src="http://bolide.lamost.org/pic/EuropaIceOcean.Europa.jpg" /></p> <p><span style="font-size: x-small">[图片说明]：不同色彩的木卫二。左：自然颜色；右：紫外、绿光、红外增强影像。版权：NASA/JPL/DLR。</span></p> <p> 不过，要想证明这些“美好”的猜想，那第一步就是要凿开木卫二表面的冰层。为此科学家们正在设计一个钻孔机，希望它能在计划于2020年发射的木卫二探测任务中把人类的视野带入见所未见的木卫二冰下世界。</p> <p> 这个形如鼹鼠的热力钻机会释放热量来融化冰，并通过转动钻头上的刀片来清除石块等残渣。它会被安装到一个撞击器上，后者会把它带往木卫二的冰面。</p> <p><b>刚热并济</b></p> <p> 任何想寻找木卫二上生命迹象的探测器都必须要深入它的冰层至少2米以上，因为在这个深度以下有机物质才能免于强辐射和粒子的轰击。</p> <p> 和使用机器人软着陆进而开始钻孔不同，撞击器要简单、廉价得多。在撞击器撞上木卫二之后，热力钻机会被释放出来。然后它开始钻探，对冰面以下10米深的物质进行采样。</p> <p> 据估计木卫二的冰层厚度从几千米到数十千米不等，但目前技术的钻探极限恐怕也就是十几到几十米的样子。因为钻机和撞击器之间有通讯电缆相连，它会把钻机采集到的数据传输回撞击器，然后再由撞击器把数据发送到围绕木星或者木卫二的轨道器。所以，电缆的长度限制了钻探的深度。</p> <p> 实验显示，对于冰和浮土混合的作业环境，热力钻机比单纯使用热力来钻探效果要好得多。在钻探的过程中，热力钻机会使用微型泵对融化出的液态水进行采样。随着时间的推移融水又会重新结冰，这将保护冰层下的远古物质免受外界的污染。</p> <p align="center"><img src="http://bolide.lamost.org/pic/EuropaIceOcean.ThermalDrill1.jpg" width="162" /> <img src="http://bolide.lamost.org/pic/EuropaIceOcean.ThermalDrill2.jpg" width="425" /><br /> <span style="font-size: x-small">[图片说明]：热力钻机。版权：香港理工大学。</span></p> <p> <b>忘掉潜水</b></p> <p> 在过去的几年中，有不少人提出对木卫二上的冰下海洋进行潜水探测的想法，美国宇航局甚至还在南极的冰湖中进行了机器人潜艇的测试。</p> <p> 但目前的技术还无法在木卫二上部署潜水机器人。光是携带与之相连的电缆就是一个大问题。同时木卫二的冰层厚达至少数千米，也没有人确切知道其下方的海洋究竟在什么深度，而在海洋和冰层之间可能还有一层很厚的淤泥。</p> <p> 另一个问题则是木卫二海洋的深度。木卫二如果真有海洋的话，其深度可以达到大约100千米。地球上的潜水机器人已经到过11千米深的海底，但它们都重达好几吨且需要大型水面船只的支持。这对于木卫二探测而言是做不到的。</p> <p> 因此这一构想现在可能更适合好莱坞，而不是宇航局。</p> <p><b>等待召唤</b></p> <p> 科学家目前已经在有压力和真空的环境下对钻机进行了测试，但他们还想进一步提高它的工作效力。下一步将是测试撞击器和冰面的撞击对热力钻机的影响。</p> <p> 目前的木卫二冰面探测计划还都在构想之中，科学目标和经费是其中需要慎重考虑的环节。虽然一个环绕木卫二的轨道器也能发现许多能支持这颗卫星可能拥有生命的证据，但它终究无法下降去寻找直接的证据。</p> <p> （本文已刊载于《浙江日报》2010年06月09日第16版）<br /> [Astrobiology Magazine 2010年4月15日]</p>
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