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云鼎槔殖注: 人类有望造访的六颗卫星藏着哪些秘密

来源:科技日报2019-08-05 09:16
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  探索木卫一的“伊娥火山观测器”艺术效果图 图片来自网络

  今日视点

  50年前,人类首次踏足地球的卫星——月球,实现了彪炳史册的壮举。下个十年,人类将再接再厉,探索月球资源,为登上火星做准备。

  美国亚利桑那大学官网近日报道称,太阳系中还存在许多我们未来也许能造访的神秘卫星,包括火卫一、土卫一、木卫一等。这些未知领域或许会给人类带来更多惊喜,并加深我们对自身的认知。

  火卫一:有助研究火星起源

  火星拥有两颗天然卫星——火卫一和火卫二。火卫一是太阳系最暗的天体之一,它离火星非常近,约9380公里,相比之下,月球离地球约384.5万公里。

  火卫一的起源仍有争议,科学家认为,它可能是一颗被火星引力捕获的小行星。火卫一地表下存在丰富的水,这是太空探索和采矿的宝贵资源。

  火卫一的重力只有地球的1%,如果有人有幸在这个直径11千米的天体上探险,就会发现其景观很像地球上的峡谷。其表面覆盖着令人吃惊的尘土,和我们的月球类似。

  此外,火卫一拥有一个直径约8公里的巨大陨石坑——斯蒂克尼(Stickney)。2016年3月,美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)进行的计算机模拟表明,这个陨石坑是被直径约250米、速度21595千米/小时的天体以某种方式碰撞后产生的。

  据日本共同社此前报道,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)将在2024年发射火星探测器,访问火星的两颗卫星并将采集的岩样送回地球。探测器还将分析沙土和岩石成分,探索卫星成因和火星的形成过程。

  此外,火星的这两颗卫星是太阳系内最原始的天体,由于自身质量较轻,没有任何地质活动,很好地保留了太阳系形成和早期演化的遗迹,因而是帮助人类了解地球和太阳系起源和演变的重要天体。

  木卫一:太阳系内火山最活跃的天体

  木星最内侧的卫星木卫一(Io,伊娥)恍如地狱,只适合那些最极端的、寻求刺激的探险家。

  人类关于木卫一的大部分知识来自“伽利略”号探测器,它于1995年至2006年期间,对木星系统进行了详细研究。直径达3642千米的木卫一是太阳系中第四大卫星,也是木星的4颗伽利略卫星之一。由于木星引力产生的强大潮汐作用,木卫一的地质活动极端活跃,是太阳系中火山最活跃的天体。其表面星罗棋布地散落着超过400座活火山,每个火山都比地球上最活跃的火山——基拉韦厄火山更活跃。

  因此,木卫一不是去旅游的地方,它有多种方式使人丧命,就如“伽利略”号任务科学家艾尔弗雷德·麦克尤恩所言,宇航员可能降落到某个火山口就被蒸发了,也可能降落到偏僻的地方受冻而死。

  但严苛的环境阻挡不住科学家们探索的决心。美国国家航空航天局(NASA)计划2026年向木卫一发射“伊娥火山观测器”(IVO),2031年到达木卫一。它将收集更多数据,以便科学家更好地了解木卫一的潮汐加热和火山活动。

  木卫二:冰下海洋或能孕育生命

  木卫二(Europa,欧罗巴)是一个温和的世界,其表面被冰层覆盖,底层是一片海洋。科学家认为,地球海洋孕育了生命,而与地球有类似环境的木卫二,也有可能孕育生命。因此,木卫二的冰下海洋成为科学家寻找地外生命的目标之一。

  哈勃太空望远镜曾发现,木卫二拥有含氧的稀薄大气层,并拍摄到木卫二上可能是由水蒸气喷发形成的羽流画面,这意味着科学家不需要钻开冰层,只需分析喷射出的羽流成分,就能对冰下的神秘深海有所了解。

  为了厘清木卫二的冰下海洋内是否有生命存在,NASA设计了“欧罗巴快帆”(Europa Clipper)和“欧罗巴着陆器”(Europa Lander)两款航天器,希望揭开木卫二的秘密。

  据悉,“欧罗巴快帆”最早将于2023年发射,携带9台仪器前往木星系统,围绕木卫二运行3年以上,收集关于这颗卫星的地质、组成和隐藏的内部海洋的重要信息,并评估该卫星的宜居性。在这次任务中,航天器将到达距木卫二表面仅25公里的范围。

  “欧罗巴着陆器”也将紧随其后,在这个冰冻星球上着陆,然后钻入冰层。它可能会对下面看不见的水进行采样,以更好地调查生命出现于这颗卫星上的可能性。自2013年以来,这两项任务已获得20多亿美元的资助,然而仅“欧罗巴快帆”的成本就将至少达到28亿美元。

  土卫二:太阳系中最亮卫星

  土星已被确认的卫星有62颗,其中比较著名的是最大的土卫六(Titan,泰坦)和第六大的土卫二(Enceladus,恩克拉多斯),科学家认为那里可能存在地外生命。

  早在2009年,“卡西尼”号(Cassini)探测器就发现土卫二南半球的冰层下存在海洋,并且发现含有冰粒和盐分的蒸汽从冰层裂缝喷出。

  2017年,“卡西尼”号传回的数据显示,土卫二表面冰层下喷出的水气羽流中含有大量氢分子,研究人员推测,这源于土卫二的海洋与岩石内核产生的热液反应。若推测无误,土卫二的海洋可能也存在孕育生命的重要化学物质甲烷。

  此外,土卫二也是太阳系中最亮的卫星。

  为进一步探索土卫二表面的羽状物及其内部,NASA决定向这个系统发射另一项探测任务,该任务包括最近由NASA研发的一种新仪器——亚毫米土卫二生命原理仪(SELFI)。

  SELFI首席研究员戈登·秦表示,一旦部署,SELFI将测量从土卫二南部的裂缝中周期性喷发出的水和冰的化学成分,还可以扫描并分析土卫二表面所有的羽状物。

  土卫六:或拥有巨大的地下海洋

  土卫六泰坦是土星最大的天然卫星。“卡西尼”在飞掠土星过程中对它的观察表明,这颗卫星是由令人着迷的山脉、连绵起伏的丘陵和高低错落的山谷组成的异域景观,还有蜿蜒的溪流和湖泊。在这样的表面下,泰坦被认为拥有巨大的液态水地下海洋。因此科学家们认为,泰坦是太阳系中可能宜居的几个天体之一。

  NASA于今年6月27日宣布,如果一切按计划进行的话,“蜻蜓”号(Dragonfly)将于2026年发射,航行8年后在泰坦上着陆,之后探测器会在这5150公里宽的卫星上巡航至少2.5年,期间进行24次飞行,总航程约180公里。

  这次任务的目标就是详细记录泰坦的化学成分。一些科学家认为,泰坦上的碳氢化合物海洋可能孕育着其独有的奇特生命形式。此外,由于泰坦的环境与早期地球的环境非常相似,所以此次任务的观测结果还可能有助于了解地球生命出现的化学过程。

  海卫十三:远到鲜为人知

  海卫十三是海王星几十个卫星当中最奇特的,也是距离海王星最远的一颗卫星。它非常遥远,以至于没有人准确知道它的表面是怎样的,它有多大,它的一天是多长时间。

  根据测算,海卫十三的直径约为64千米,所以它的重力很低,但可以进行降落和行走(更确切地说是跳跃)。而且,如果手机掉在海卫十三上也不用担心摔碎,因为落到地面需要三十秒钟,足够人抓住手机。

  此外,海卫十三的夜间非常寒冷。海王星的另一颗卫星海卫一(崔顿,Triton)上,温度会下降到零下235摄氏度,虽然海卫一保持着太阳系最冷天体的纪录,但海卫十三不太可能更温和。所以,前往该处的旅客们一定要带上毛毯。

  向这些奇异之地发射探测器,不仅能深化我们对它们的认识,而且有助于我们弄清地球自己的大气层和地质历史。从某种意义上来说,人类对太阳系甚至地球本身的探索才刚刚开始。(刘 霞)

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