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國際小學堂／尋找宜居星球 NASA探索木衛二

2024-11-05 03:42 聯合報／ 編譯高詣軒／綜合報導

美國太空總署示意圖描繪木衛二快艇飛越木衛二，遠方星球為木星。（美聯社）

地球外的宇宙生命，是否近在太陽系？行星科學家已發現有力證據，指向木星衛星「木衛二」可能逾十五公里厚的冰層下方存在海洋。美國太空總署（NASA）十月十四日發射「木衛二快艇」探測器，要一探木衛二是否有孕育生命的條件。

木衛二快艇是NASA至今最大的行星際太空船。該計畫的科學家帕帕拉多說，木衛二（Europa，又稱歐羅巴）絕對是地球以外，太陽系最可能有生命的所在，因為該衛星最有可能具備充裕維生要素，也有足夠時間讓生命萌芽。木衛二快艇預計飛行約五年半後，二○三○年四月進入木星周邊軌道。

將飛掠木衛二共四十九次

木衛二快艇十月十四日在美國佛州由SpaceX的火箭搭載升空。（歐新社）

木衛二快艇搭載在強大的獵鷹重型運載火箭，從佛州甘迺迪太空中心發射，發射時重量約五六七○公斤，將近一半是推進劑。前述火箭來自美國富豪馬斯克的太空探索科技公司（SpaceX）。紐約時報報導，該任務斥資五十二億美元（台幣約一六八○億元），飛抵軌道前的航程長達約卅億公里，其後將在四年期間，四十九次飛掠木衛二。

木衛二可能蘊藏的海洋世界，在外太陽系（涵蓋木、土、天王、海王星等四大行星）可說相當普遍，其中是否存在生命也引發猜測。木衛二快艇是NASA第一項旨在探究外太陽系的海洋是否適合孕育生命的任務。

該探測器升空不久，NASA就確認成功收到其訊號；太陽能電池板也已展開，使其寬度超過卅公尺，將利用微弱陽光作為能源。木衛二快艇由運載火箭送往一個太陽軌道，明年二月預計飛掠火星，屆時引力會推它一把。二○二六年十二月，木衛二快艇又會飛到地球周圍，將取得額外加速，然後飛向目的地。

儀器探究是否支持生命

該探測器搭載九個儀器，包括攝影機、光譜儀、磁量計和雷達等。科學家預計測量木衛二的海洋深度，辨識該衛星表面部分化合物，並精準劃定其磁場。這些都將提供額外線索，以了解木衛二內部有些什麼。但這些測量不會直接探測生命存在與否，而是探究木衛二內部條件是否可支持生命。

木衛二快艇計畫二○一五年正式批准後，逾四千人為其付出心力。不過參與該任務的亞利桑那州土桑行星科學機構資深科學家麥考德說，約在卅年前的一九九五年就開始籌畫，經過長久時間，終於有機會將相關儀器送上這趟旅程。

該計畫的科學家尼伯則說，這是一次探索的機會，不是聚焦火星這種數十億年前可能宜居的世界，而是此時此刻可能適合生物居住的天地。

過往證據顯示具有鹹水層

木衛二是木星九十五顆已知衛星之一，早在一六一○年就為人所知。一九七九年，「旅行家二號」探測船飛過木星，也為木衛二留影，看起來就像一顆磨損的撞球。後來，NASA無人太空飛行器「伽利略號」數十年前對木衛二磁場所做的測量，提供該衛星具有鹹水層的可信證據，科學家對木衛二的好奇更加旺盛。

木衛二快艇抵達後，每廿一天會繞木星一周，其中一天會飛近木衛二。該探測器最低將飛到木衛二表面上方約廿五公里，比起過去的太空船都還接近，將嘗試透過雷達穿透木衛二據信約十五至廿五公里厚的冰層。

劇烈輻射考驗敏感電子儀器

美聯社及法新社報導，木衛二快艇屆時也會遭逢劇烈輻射，每回經過木衛二都相當於承受幾百萬次胸部X光。為了抵禦輻射，敏感的電子儀器會存放在高密度鋅、鋁牆內的艙室。

NASA指出，木衛二大小和月球相仿，但內部構造不同。科學家也發現證據顯示，木衛二表面下可能具備有機化合物和能量源。若這次任務判定木衛二適合生物居住，可能意味太陽系還有其他地方存在生物可居住的世界。

若能發現水、能量和特定化合物等生命基本要素，將得安排其他任務，來探尋是木衛二否存在生命。尼伯說，若光是太陽系就有兩個宜居的星球（木衛二和地球），「將此結果延伸至銀河系無數個其他太陽系時，想像一下這意味什麼」。

國際小學堂／木衛二冰層下海水 地球的2倍

2024-11-05 03:42 聯合報／ 編譯高詣軒／綜合報導

木衛二快艇 探測維生3要素 製表／高詣軒 圖／聯合報提供

地球是唯一已知存在生命的星球，科學家認為其他最可能孕育生命的地方，應該就像地球溫度適中、能讓液態水在表面流動。但在較外圍的太陽系裡，據信常有液態水蘊藏在冰層底下。木星衛星木衛二的海洋水量，就被認為可能是地球海水的兩倍。

除了水之外，能量和碳基分子也被認為是重要的維生要素。美國太空總署（NASA）發射的「木衛二快艇」探測器，就是希望研究該衛星是否具備有上述這些條件。

木星重力擠壓 提供海床能量

紐時報導，木星龐大的重力會擠壓木衛二內部，其內部摩擦產生的熱可能為海床上的海底熱泉提供能量。這些熱泉可能朝海洋噴出稱為「還原劑」的化學物質。

而在木衛二表面，來自木星的輻射轟炸會在冰層上產生「氧化劑」。當氧化劑和還原劑結合，將釋放能量，這些化學反應可能驅動生命。

但要發生這些反應，氧化劑必須設法從表面穿透好幾公里的冰層，到達冰層下方的海洋。要達成此事，關鍵在於木衛二冰層並非單純的固體殼。深處的冰受到壓力，會變得可以彎曲。較暖的冰團會移往表面，較冷、密度較大的冰則會下沉，此時可能將氧化劑帶往下方；此過程就好比是輸送帶，可能讓表面的化學物送到海洋。

木衛二快艇的雷達訊號，可望輕易穿透該衛星的冰層，但遇到鹹水時會反彈，因而可以觀測冰層到海洋之間。雷達也能偵測冰層內埋藏的「湖泊」，或者噴發出水而非熔岩的冰火山（cryovolcano）。

近期研究 對存在生命打問號

木衛二快艇的熱像儀會探尋溫熱的地點，這可能代表該地冰層較薄、海洋距離表面較近。一個管狀的儀器則將辨識木衛二的稀薄大氣層內有何種分子，尋找可能作為生命基石的碳基分子。

另外，哈伯太空望遠鏡已發現木衛二表面可能偶有水蒸氣噴發；若運氣好，木衛二快艇或許可以飛越噴發出的煙雲，其內容物可能來自地底的海洋。

有近期研究則對於木衛二存在生命的希望打上問號。今年在月球與行星科學研討會（LOSC）發表的兩份研究指出，木衛二海床可能沒有任何的火山活動，該地的岩石可能也不會輕易斷裂，使海水和岩石不太會有化學反應、為有機生命提供能量。

但還有其他星球被認為存在海洋，包括同為木星冰衛星的木衛三、木衛四，土星衛星土衛一、土衛二，海王星衛星海衛一，甚至矮行星冥王星。