2024 年是 NASA 寻找地外生命的重要一年

(SeaPRwire) –   很少有飞船在发射时在其表面刻有诗歌。事实上,没有飞船曾经在发射时在其表面刻有诗歌——但没有飞船曾经像NASA的一样。

这艘飞船现在处于其中,它将在10月发射,进行长达六年的旅程飞向木星。到达后,它将对木星神秘的月球—一个拥有冰壳和环绕全球的海洋的世界进行一系列近距离飞掠,这个世界除地球外,是天文学家和寻找生命迹象的科学家认为最有可能存在生命的地方之一在太阳系。

这种可能性就是宇宙抒情诗的素材,去年,美国国家诗人在为该月球和任务创作了一些诗歌,其中写道:

[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,当飞船到达木星时,它将呼唤黑暗——也许回答这个长期吸引人的问题,我们是否在这个寒冷而广阔的宇宙中真的孤独一人,或者某处是否有我们的伴侣。“我们试图了解欧罗巴的潜在适合生存性,”NASA项目科学家说。“它是否是一个生命的原料和条件可能存在的地方?它的化学成分如何?它的新陈代谢如何?”

NASA计划科学家Curt Niebur补充说:“随着我们对欧罗巴的了解越来越深入,它看起来这些原料很可能会存在。”

伟大的天文学家伽利略·伽利莱于1610年发现了木星的四大卫星,它们后来被命名为Io、欧罗巴、加尼米德和卡利斯多。今天,人们知道它们是至少79颗环绕木星的卫星中的一部分。直到2015年,前德克萨斯州国会议员,其选区包括NASA林顿·约翰逊航天中心所在地休斯敦,推动通过立法提供资金建造欧罗巴轨道器和登陆器。他还使这些项目成为NASA探索议程的强制性部分。欧罗巴任务通过后不久,它们就是“非法不飞行”的唯一任务。

这些飞行可能会发现很多东西。当Io、欧罗巴、加尼米德和卡利斯多环绕木星时,它们被木星强大的引力紧紧束缚,但每个卫星微弱的引力也会影响它的姐妹卫星——当它们相互经过时会拉扯它们,使它们略微弯曲,就像我们自己的月球拉动和释放地球潮汐一样。对木星卫星来说,所有这种拉伸和释放产生了很多内部热量。在离木星最近的Io上,这会导致火山活动,同时可能有多达100座火山活动。在欧罗巴上,这意味着该月球的冰壳根本不会延伸到其固体地壳。相反,人们认为冰壳的厚度不超过15-25千米,而下面的海洋深度可能达到额外的60-150千米。欧罗巴直径仅3100千米,约为地球的四分之一,但其巨大的单一海洋被认为含有地球所有海洋总和的水量。

更重要的是,这些水不断地翻腾。它永远在月球周围晃动,导致冰壳上的裂缝以及巨大的冰块脱离后以锯齿状冻结在月面上,还有喷涌而出高于欧罗巴表面的水。回落到月球上的水以及更多通过冰壳裂缝渗出的水会在月球部分表面产生锈红色斑点。这是一个引人注目的化学特征,表明欧罗巴海洋可能与地球海洋非常相似。

“水可能含有氯化钠,即普通的食盐,”Pappalardo说。“来自欧罗巴磁场中被困电离粒子的辐射会使它变成红棕色。”

盐不仅是欧罗巴水中搅拌的成分。该海洋与其海底淤泥的持续接触很可能会吸收氮、磷、硫以及溶解的氧和氢分子。所有这些都为生命创造了一个丰富、温暖和充满活力的环境,生命有足够的机会产生。生物学的论点更加坚定的是欧罗巴海底可能存在的热液喷口。在地球上,这些地质加热的喷泉支持各种海底生命;欧罗巴由于其弯曲的地壳很可能存在类似的过程。

“那里不仅仅是单细胞生命,”Niebur说。“那里生长着完全生活在黑暗中的多细胞和复杂生命形式,它们由内部热驱动。好吧,欧罗巴也有内部热源。”

当然,科学家绝对不会说,仅仅因为生命可能存在于欧罗巴,它就真的存在。欧罗巴生命需要不仅正确的化学原料,不仅存在水,不仅有足够的能量来源,如该卫星的潮汐加热。它还需要很长时间。

“你需要稳定性,”Niebur说。“20分钟内把这些成分组合在一起是无济于事的;生命不会在这样短的时间范围内开始并进化。你需要一个能持续数百万年的稳定环境。”

还需要一样非同寻常的东西——没有一位进化生物学家或寻找外星生命的科学家曾定义过。“我们必须了解从化学物质到化学能量再到生命需要什么,”Pappalardo说。“我们不理解那个额外的火花是什么。”

需要耐心才能得到这些和其他答案。欧罗巴探测器计划在今年秋天由SpaceX公司飞马重型火箭发射,这是公司火箭产生推力最强大的型号,起飞时产生230万千克(500万磅)的推力。通常,飞马重型火箭在上升过程中会保留一些燃料,允许其发动机继续燃烧,使其三级火箭可以轻松返回地球, where they can be recovered, refurbished and reused. 但这次发射不会是这样。NASA打算从飞马重型火箭中榨取每一点能量——每一滴燃料,为欧罗巴探测器提供最大推力,让三级燃烧殆尽火箭坠入海中。

“我们将完全燃烧推进器而不会恢复它们,以获得火箭最大的推力,”Pappalardo说。

这确实会给飞船提供很大的推力,以40200千米/小时(25000英里/小时)的速度相对于运动中的地球发射出去,相对于静止的太阳最高可达12.9万千米/小时(80,000英里/小时)。即使如此,它仍然不会立即到达木星系统。它将在木星周围运行近一年时间,利用其他三颗大卫星的引力来调整其轨道,指向欧罗巴。2031年,它将终于开始为期三年的科学任务,对欧罗巴进行近50次飞掠,其中一些飞掠距离仅25千米(16英里)。如果硬件和资金允许,可能会延长任务。

“取决于飞船状况和NASA的资金情况,”Pappalardo说。“我们必须确定扩展任务的目标,但我想我们会找到一些特别有趣的区域,我们希望更深入地研究。”

人们预计这艘飞船确实能够在最短三年任务之外继续服务。历史上,NASA总是低估其任务时间线,以保持预期的谨慎态度,使其飞船很容易超出预期。在2004年,火星探测器着陆前,美国宇航局宣布它们将最少工作90天,任何超出时间都被视为额外奖励。事实上,精神号工作了6年,机会号工作了15年。欧罗巴探测器也被设计具有类似的长寿命。

飞船主体高5米,但当其发电式太阳能电池板展开时,它长达30米——约等于一个篮球场的长度——以最大限度地收集来自遥远太阳的能量。它配备了24台发动机,这将允许它在欧罗巴轨道上进行灵活的操作。