欧洲JUICE木星任务的命运取决于生物污染的风险

原创 哈尔鲍曼9000 科学剃刀

当欧洲航天局的JUICE任务结束时，保持木星冰冷的卫星原始状态将是科学家思考的重中之重。

艺术家对JUICE到达木星系统的印象（天体的距离不按比例）。

欧洲航天局JUICE任务的最终命运可能会发生巨大变化，如果它成功地发现木卫三的海洋既可能适合居住又可以到达。

当它于2023年4月发射时，JUICE（“木星冰卫星探测器”的缩写）将为在太阳系中寻找外星生命的最佳机会设定路线。JUICE的主要目标 - 木星卫星欧罗巴，木卫三和木卫四 - 都被认为在厚厚的表层冰壳下包含地下海洋，并且这些海洋中可能存在生命条件。

这意味着在任务中必须遵守特殊规则，以尽量减少用地球生物物质污染这些卫星的任何可能性，这些物质可能会干扰未来的生命搜索。这些规则统称为“行星保护”，COSPAR（国际空间研究委员会）根据所需的行星保护程度概述了五类行星任务。第一类是对像水星这样没有生命的身体的使命。第二类任务是飞越或轨道飞行器任务，冒险前往可能存在生命但污染机会很小的世界。然后是第三类，污染的可能性被认为更大。第四类是指潜在可居住天体上的着陆器，第五类是样本返回地球。

“目前JUICE唯一有问题的环节是欧罗巴，因为欧罗巴已被确定为III类物体，”欧洲航天局JUICE科学运营科学家克莱尔瓦拉特在接受 Space.com 采访时说。“如果航天器撞上木卫二，它可能会污染表面并危及未来的探索。对于木卫三来说，它略有不同，因为它是第二类。

因此，JUICE任务结束时的计划是将宇宙飞船撞向木卫三。然而，如果JUICE真的在木卫三找到令人兴奋的消息，这个计划可能会脱轨。

木卫三不仅是木星最大的卫星，它是整个太阳系中最大的卫星，直径为3，272英里（5，268公里），甚至比水星还要大。木卫三海洋的证据主要在于木卫三是太阳系中唯一拥有自己磁场的卫星。这种磁场在木卫三中是由木星自身巨大而强大的磁层感应的。为了能够在其卫星内感应磁场，需要能够携带电荷的东西，即液态水中的盐离子。

然而，海洋可能比地球上所有的海洋都含有更多的水，但它被埋在一个估计有90英里（150公里）厚的冰壳之下。相比之下，木卫二的冰壳被认为只延伸9至15英里（15至24公里）深，允许其海洋和表面之间共享物质。表面海盐的存在和对明显水羽的探测也表明，木卫二的海洋可能与其表面有某种联系。

在木卫三上，“冰壳越厚，允许来自木卫三表面的物质与海洋层之间连接的过程就越不明显，”瓦拉特说。这是JUICE第二类行星保护地位的基础：如果地壳太厚，物质无法在表面和海洋之间共享，那么海洋污染的风险就很小。

“这也与这样一个事实有关，据我们所知，木卫二比木卫三更有可能居住，”瓦拉特说。

然而，对木卫三地壳厚度的估计是基于理论模型 - 实际上还没有直接测量。

当JUICE在2030年到达木卫三系统时，它将执行几次欧罗巴飞越，21次飞越冰冷的卫星木卫四，以及12次近距离飞越木卫三，然后在2032年进入木卫三周围的轨道。从这个有利位置来看，“JUICE将能够测量地壳的厚度，因为我们将对整个木卫三有很好的覆盖，”Vallat说。

如果有意外——例如，也许JUICE会发现地壳的较薄部分，或者某种在海洋和表面之间运输物质的机制，也许是对流——那么JUICE的行星保护类别可能会改变。这意味着不能再允许JUICE撞上木卫三以结束其任务。需要找到其他一些安全处置航天器的方法，而不会对木卫二或木卫三构成污染威胁，无论是现在还是将来的任何时候。

“如果我们发现木卫三实际上是第三类，那么我们将不得不从导航的角度来解决这个问题，”瓦拉特说。“从科学的角度来看，这将是非常棒的，但同时也很可怕，因为它可能会非常强烈地影响任务的结束。

解决方案是什么还有待确定，但对于JUICE团队来说，这并不是一个不受欢迎的头痛问题，因为该任务的一部分职责是探测木星冰冷卫星的潜在可居住性，并更好地了解可能使它们适合居住的条件。虽然JUICE无法直接观察海洋，但它将能够间接地表征它们。例如，它的磁力计将观察木卫三磁场的强度，从而观察海洋的咸度，而它的激光高度计将测量海洋潮汐在木星的引力下晃动时带来的冰潮。

“JUICE是理解可居住性的下一步，”Vallat总结道。“这将有助于回答许多对人类很重要的问题。

原标题：《『欧洲JUICE木星任务的命运如何取决于生物污染的风险》

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