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NASA派遣官方科学仪器寻找木星的海洋卫星——木卫二的宜居性

2020/6/24 3:13:30 来源:原创 浏览:

美国国家航空航天局高级官员宣布,美国航空航天局将继续执行一项长期以来梦寐以求的任务,即调查木星的神秘卫星“欧罗巴”海洋表面下的宜居性。选择的九种科学仪器将飞往一个许多科学家怀疑可能存在生命的有趣世界,这是宇航局期待已久的行星科学任务。

“我们正在前往木卫二的路上。”美国国家航空航天局在华盛顿的科学飞行任务管理局的首席助理约翰·格鲁斯菲尔德在媒体吹风会上说道,他还概述了美国国家航空航天局致力于在2020年代初至中期发射的飞行任务的计划。“这是一项鼓舞人心的使命。”

“我们正试图回答一些重大问题:宇宙里还有其他生命存在吗?”

“木卫二新形成地表似乎与地下海洋有着某种联系。”

木卫二诱人而冰冷,大小与月球相似。此次任务的目标是调查木卫二可疑的海洋中是否具备适合生命进化和持续存在的条件。

飞行器将配备高分辨率照相机、雷达和光谱仪,超越了以往几代的任何东西,将绘制前所未有的卫星表面细节,并确定其组成成分和地下特征。它还将搜寻地下湖泊,并寻找那些像土星的小卫星土卫二上喷发的羽状物蒸汽样本。

木卫二喷出羽状流设想

“木卫二上神秘的冰层表面、巨大海洋存在的证据、十多年前伽利略号探测器11次飞越木卫二时获得的惊人数据和哈勃望远镜观测木卫二上喷出的水柱,都让我们为此而着迷。”格伦斯菲尔德说。

“我们对这项新任务和这些仪器的潜力感到兴奋,它们将揭开木卫二的神秘面纱,帮助我们寻找地球以外存在生命的证据。”

20世纪90年代美国宇航局伽利略木星轨道飞行器的突破性发现表明,木卫二的外星世界在一个冰壳下面拥有一个巨大又深邃的地下海洋,而这个冰壳近来似乎与其表面发生了相互作用并改变了它的表面。长期以来,行星科学家们都非常渴望探索木卫二的任务能够早日提上日程。

这张12帧拼图提供了迄今为止获得的木卫二最高分辨率图像。这张照片是1999年11月25日由伽利略号航天器上的照相机拍摄的,源于一项NASA以前前往木星及其卫星的任务。

(来源:美国宇航局/喷气推进实验室/亚利桑那大学)

根据预算的分配和火箭的选择,NASA的木卫二任务的火箭可能最早在2022年发射升空,其候选者包括重型空间发射系统(SLS)。

这个太阳能探测器将会进入木星轨道,执行为期三年的任务。

“这次任务的设想是探测器将多次飞越木卫二。”美国航天局总部行星科学司司长吉姆·格林在简报上说道。

“目的是确定木卫二是否适合居住。它表面显示了有一些陨石坑,还有一块棕色胶质的地方,有些地表上下接触的地方有裂缝,在表面变色处可能有有机物和营养物质。”

木卫二图像,于1996年9月7日由伽利略号拍摄,右下角为白色区域为普维斯撞击坑

在太阳系最有可能存在生命的名单中,木卫二或许位于或接近名单的顶部。火星也接近名单的前列,目前正由美国宇航局的机器人探测队在探索,探测器包括表面漫游者好奇号和机遇号。

“我们认为木卫二环境对于生命潜在发展是完美的关键地区之一。”格林说道。“这次任务将是帮助我们了解木卫二环境的第一步,希望其能给我们一个环境适宜居住的迹象。”

目前,木卫二冰壳的确切厚度和地下海洋的范围尚不清楚。

一些科学家根据伽利略号、哈勃空间望远镜空间望远镜、卡西尼号的一次飞越以及其他地面和太空的观测数据推断出冰壳厚度可能只有5到10公里。

飞行器横渡木卫二设想

(来源:美国宇航局/美国宇航局喷气推进实验室)

木卫二海洋的体积可能是地球海洋的两倍。研究表明,木卫二的海洋是咸的,可能含有有机物,并且有一个岩石海底。如果木卫二有生物存在的话,来自木星的潮汐加热可以为其提供混合和化学反应的能量,辅之以海底火山喷发的热量和矿物质,足以让其存活下去。

这幅艺术家的渲染图展示了未来美国宇航局木卫二任务的一个设想,在这个任务中,宇宙飞船将多次近距离飞越这颗被认为含有一个全球范围的地下海洋且冰冷的木星卫星。

航天器围绕木卫二多次近距离飞行设想

(来源:美国宇航局/美国宇航局)

木卫二可能是太阳系中寻找地球以外现代生命的最佳地点。

美国宇航局如今选择飞往木卫二的仪器将有助于解决其是否具有可居住性的问题,但它们本身并不是生命探测的仪器。所以将会有后续的任务。

“它们可以找到生命存在的迹象,但它们本身不是生命探测器。”美国宇航局华盛顿总部木卫二计划的科学家科特·尼布尔说道。“目前我们对于将采取什么措施来让其他人知道,他们所看到的这个东西是活的这一点甚至还没有在科学界达成共识。所以建造一个生命探测器是非常困难的。”

尼布尔告诉《天文在线》:“在为期三年的任务中,这颗探测器将会近距离飞越木卫二45次。”“也就是说大约每两到三周就会进行一次。”

这种近距离飞越的高度从16英里到1700英里(即25公里到2700公里)不等。

“质谱仪的测量范围是1到2000道尔顿。”尼布尔说。“这个范围比卡西尼号要宽得多。然而,探测器上却没有办法确定手征性。”手性化合物可能是生命存在的迹象。

这项任务预计将花费至少20亿美元,或许会更多。

木卫二升起

(来源:美国宇航局喷气推进实验室-加州理工大学)

以下是美国宇航局对选择的9种仪器的描述:

等离子体磁声探测仪器(PIMS)——由来自美国马里兰州劳雷尔市约翰·霍普金斯应用物理实验室(APL)的首席研究员约瑟夫·韦斯特莱克博士负责建造。该仪器通过与磁强计一起工作,以校正木卫二周围等离子体流的磁感应信号,是用来确定木卫二冰壳厚度、海洋深度和盐度的关键。

采用磁强测定技术开展木卫二内部表征的仪器(ICEMAG)——由来自加利福尼亚州帕萨迪纳市美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的首席研究员雷蒙德博士负责建造。这个磁力仪将测量木卫二附近的磁场,并与PIMS仪器一起,利用多频电磁测深推断欧罗巴次表层海洋的位置、厚度和盐度。

木卫二测绘成像光谱仪(MISE)——由来自喷气推进实验室(JPL)的首席研究员戴安娜·布兰妮博士负责建造。该仪器将探测木卫二的组成成分,识别并绘制有机物、盐类、酸性水合物、水冰相和其他物质的分布图,从而确定木卫二海洋的适居性。

木卫二成像系统(EIS)——由来自应用物理实验室(APL)的首席研究员伊丽莎白·特特尔博士负责建造。该仪器上的宽角和窄角相机将以50米(即164英尺)的分辨率绘制木卫二的大部分地图,并以高达100倍的分辨率对木卫二表面区域的成像。

木卫二评估和探测雷达:海洋到近地表(REASON)——由来自得克萨斯大学奥斯汀分校首席研究员唐纳德·布兰肯希普博士负责建造。这种双频率的探冰雷达仪器被设计用来描绘和探测木卫二从近地表到海洋的冰壳,揭示木卫二冰壳隐藏的结构和其中潜在的水。

木卫二热辐射成像系统(E-THEMIS)——由来自坦佩市亚利桑那州立大学的首席研究员菲利普·克里斯滕森博士负责建造。这个“热探测器”将为木卫二提供高空间分辨率的多光谱热成像,从而帮助其探测活跃的地点,例如潜在的喷口向太空喷发羽状的水柱。

木卫二行星探测质谱仪(MASPEX)——由来自圣安东尼奥西南研究所的首席研究员杰克(亨特)韦特博士负责建造。这台仪器将通过测量木卫二极其稀薄的大气层和任何从木卫二射入太空的表面物质,来确定木卫二表面和次表层海洋的组成。

木卫二紫外光谱仪(UVS)——由来自美国西南研究院(SwRI)首席研究员库尔特·雷瑟福德博士负责建造。这台仪器将采用与欧洲哈勃空间望远镜空间站相同的技术来探测可能从木卫二表面喷发的水柱。它将能够探测到小羽流,并将提供有关木卫二稀薄大气层组成成分和动力学的宝贵数据。

表面尘埃质量分析仪(SUDA)——由来自科罗拉多大学博尔德分校首席研究员萨沙·肯普夫博士负责建造。这台仪器将测量从木卫二喷射出来的微小固体颗粒的成分,提供了直接对木卫二表面和低空近地飞行时可能产生的羽流进行采样的机会。

作者: universetoday

FY: 蓝多多

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