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木卫二上疑似发现间歇泉水

木卫二上疑似发现间歇泉水

木卫二厚厚的冰盖之下,是可能蕴藏着生命的开阔海洋。

供图:NASA

伽利略号探测器大约20年前发回的数据,却让科学家有了新发现:木卫二可能真的在向太空中喷水。

撰文:NADIA DRAKE

1995年至2003年,美国宇航局的伽利略号探测器曾造访木星系统。昨天,科学家在《自然天文学》上撰文称,伽利略号探测器发回的数据中所隐藏的线索,非常强烈地表明,冰冻星球木卫二在向太空喷水。

长期以来,木卫二都是在太阳系中追寻地外生命的最理想地点之一,它的全球性海洋的水量,比地球上所有水加起来还多。木卫二上存在羽流,表明其冰盖之下的海洋喷发的可能性增大。这就意味着,未来可以发射探测器从喷射的羽流中穿过,对这一外星海洋进行采样并追寻生命存在迹象。

目前来看,进行这一探测任务并不简单,但是,比起让探测器在木卫二上安全着陆,在坚若磐石的冰盖钻探一千多米取样而言,还是容易得多。

还有一种可能性也比较大,那就是所有羽流都来自于冰层之中的一个湖泊或者水库。2020年左右,“木卫二飞剪船(Europa Clipper)”这枚环绕木卫二公转的探测器将发射升空。届时,它将有可能对羽流采样,掀开这颗星球冰层之下的秘密。

美国宇航局喷气动力实验室的Cynthia Phillips说:“木卫二喷流把一条鱼喷到木卫二飞剪船探测器上,约摸不太可能。探测器最有可能收集到木卫二地表附近的少量液体。因此,我们无法轻易获得海水样本,却可以轻易获得木卫二地表下的样本。”

如鲜花盛开

多年来,行星科学家们一直在争论,木卫二是不是也像土卫二那样会向太空中喷水。

木卫二上疑似发现间歇泉水

如美国宇航局的卡西尼号探测器所见,土卫二正向太空喷射冰羽流。

供图:NASA/JPL/SPACE SCIENCE INSTITUTE

PHOTOGRAPH BY NASA/JPL/SPACE SCIENCE INSTITUTE

2013年末,哈勃太空望远镜的图像显示,木卫二南半球一个地区喷射出了200多千米的水蒸汽羽流。不过,当时的科学家们对此很怀疑,因为羽流处于哈勃望远镜观测的极限。后续的观测也什么都没发现。

但是,2016年和2017年,科学家们发现,更多哈勃望远镜的图像都证明了木卫二羽流的存在。尽管木卫二的羽流不如土卫二的间歇喷泉那般宏伟,但是,两者喷流的密度可能相似,而且围绕其公转的探测器应该能够轻易观测到。

2017年5月,搜寻地外文明研究所的Melissa McGrath在木卫二飞剪船探测任务的会议上发表了演讲。她综述了木卫二可能存在羽流的所有证据,其中甚至包括20年前伽利略号探测器观测到羽流的可能性。

此后,密歇根大学的贾先哲(音)副教授及其同事决定,对伽利略号探测器的档案数据重新整理,追寻其中可能存在的“宝藏”。

贾副教授说:“我当时就自问:‘我们为什么不早点查阅这些数据?为什么要等这么久?’毕竟数据就在那儿,对公众已经开放了将近20年。”

途中有物

木卫二的引力很强,任何喷射出来的水蒸汽都只能存在于地表附近,而伽利略号探测器仅两次近距离探测到此类喷射,其中最值得关注的是1997年12月那次。那次近距离飞掠过程中,探测器在木卫二面前飞了约5分钟。

贾副教授及其同事们提取了探测器上磁力计的数据,并提取了带电粒子浓度的数据。通过对这两组数据的对比,他们很快就发现了异常情况:在伽利略号探测器距离木卫二最近的时刻,异常信号持续了大约三分钟。

贾副教授称,如果有喷射羽流,那么,喷射的水蒸汽和尘埃微粒将受到磁场的影响,而探测器恰好探测到了磁场的情况。当探测器飞入、扰动羽流时,探测器周围的带电粒子浓度也会发生变化。

贾副教授说:“我们发现磁场信号出现了异常变化,在我看来,以往并没有人曾解释过这种异常。我们还提取了伽利略号的等离子波数据,结果惊奇地发现,几乎在同一时间,等离子波也出现了不规则释放。所以,这两种异常放在一起来看,就说明这期间发生了极为特殊的情况。”

换言之,伽利略号探测器可能在木卫二赤道附近,穿过了一条大约1000千米的局部羽流。不过,贾副教授及其团队希望得出确切结论。于是,他们用哈勃望远镜观测到的羽流,模拟探测器穿越其中时所能观测到的数据。结果发现,伽利略探测器的数据与计算机模拟结果几乎完美匹配。

眼下,有了两个探测器和其它若干独立仪器报告出相似的发现,再否认木卫二向太空喷水,恐怕有点儿难了。

McGrath说:“如果你只看某个证据本身,可能说服力不够。但是,如果你把几组完全独立的观测数据放在一起,它们好像在诉说着同一件事。这就是令人信服的证据。”

弥漫期待

尽管伽利略号探测器的数据很令人兴奋,但是,这些数据并不能必然地证明持续性羽流的存在。Phillips认为,这些观测数据只是众多证据中的一项,只能证明木卫二(起码偶然)确实会向太空中喷水。

McGrath说:“在我看来,它表明,真正的羽流可能比我们现在看到的还多,因为,如果只有一个羽流,而我们又恰巧飞进去的概率太低了。”

那么,这一发现对于木卫二飞剪船探测器又意味着什么呢?原来,设计该探测器的团队已经在计划安装一套检测羽流的设备。这颗探测器的发现,必将备受瞩目。

McGrath说:“即便脑洞再大,我们还是会发现完全无法预料的东西。在木卫二上,我们肯定能发现意料之外的事物。”

(译者:Mikegao,你来掌镜)

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