2023年4月13日，欧洲航天局计划发射一枚运载宇宙飞船的火箭前往木星。木星冰月探测器(JUICE)将在2031年抵达木星后，在木星的卫星上至少停留3年。2024年10月，美国宇航局还计划向木星卫星发射一艘名为“木卫二快船”(Europa Clipper)的机器人飞船，突显出人们对太阳系中这些遥远但迷人的地方越来越感兴趣。

　　我是一名行星科学家，研究太阳系中固体行星和卫星的结构和演化。

　　我和我的同事们有很多理由期待获得JUICE和木卫二快艇将在本世纪30年代发回地球的数据。但也许最令人兴奋的信息与水有关。木星的三颗卫星——木卫二、木卫三和木卫四——拥有巨大的地下液态水海洋，可以维持生命。

　　

　　木星有几十颗卫星。其中有四个是行星科学家特别感兴趣的。

　　木卫一、木卫二、木卫三和木卫四和地球的月球一样，都是相对较大的球形复杂世界。美国宇航局之前的两次任务都是向木星系统发射航天器，并在这些卫星上收集数据。伽利略号探测器从1995年到2003年围绕木星运行，并在四颗大卫星上都有了地质发现。“朱诺”号探测器至今仍在木星轨道上运行，它为科学家们提供了一个前所未有的视角来了解木星的组成、结构和空间环境。

　　这些任务和其他观测显示，四颗行星中离主行星最近的木卫一到处都是地质活动，包括熔岩湖、火山爆发和构造形成的山脉。但它并没有大量的水。

　　相比之下，木卫二、木卫三和木卫四则有冰雪地貌。木卫二表面是一个冰冻的仙境，有着年轻而复杂的历史，可能包括类似板块构造和火山的冰冻。木卫三是整个太阳系中最大的卫星，比水星还大，有自己的液态金属内核内部产生的磁场。与其他卫星相比，木卫四显得有些迟钝，但它是古老历史的宝贵时间胶囊，在木卫二和木卫一年轻的表面上已经无法接近。

　　最令人兴奋的是:木卫二、木卫三和木卫四几乎都肯定拥有地下液态水海洋。

　　

　　木卫二、木卫三和木卫四表面寒冷，温度在零下数百度。在这样的温度下，冰就像坚硬的岩石一样。

　　但就像地球一样，你在这些卫星上走得越深，温度就越高。向下走得足够远，你最终会达到冰融化成水的温度。这种转变在每个卫星上发生的深度是一个争论的主题，科学家们希望通过JUICE和木卫二快艇来解决这个问题。虽然确切的深度还不确定，但科学家们相信这些海洋的存在。

　　这些海洋最有力的证据来自木星的磁场。盐水是导电的。因此，当这些卫星穿过木星的磁场时，它们会产生一个次要的、更小的磁场，向研究人员发出地下海洋存在的信号。利用这项技术，行星科学家已经能够证明这三颗卫星含有地下海洋。而且这些海洋并不小——仅木卫二的海洋所含的水就可能是地球上所有海洋加起来的两倍多。

　　下一个明显而诱人的问题是，这些海洋是否能支持地外生命。液态水是构成宜居世界的重要组成部分，但远远不是生命的唯一条件。除了水，生命也需要能量和某些化合物来繁荣。因为这些海洋隐藏在数英里厚的固态冰下，阳光和光合作用都消失了。但有可能其他来源可以提供所需的成分。

　　例如，在木卫二上，液态水的海洋覆盖着岩石的内部。岩石海底可以通过海底火山提供能量和化学物质，使木卫二的海洋适合居住。但也有可能木卫二的海洋是一个贫瘠、不适宜居住的地方——科学家需要更多的数据来回答这些问题。

　　

　　JUICE和木卫二快艇的设立是为了给科学家们提供有关木星卫星潜在宜居性的改变游戏规则的信息。虽然这两个任务都将在多个卫星上收集数据，但JUICE将花时间围绕木卫三轨道运行并集中精力，而木卫二快艇将对木卫二进行数十次近距离飞行。

　　这两艘宇宙飞船都将携带一套专门为调查海洋而建造的科学仪器。搭载的雷达将使JUICE和木卫二快船探测到卫星外层的固态冰。雷达可以发现冰层中任何小的液态水，或者，就木卫二而言，它的外层冰层比木卫三和木卫四更薄，有希望探测到更大的海洋。

　　磁力计也将在这两个任务。这些工具将使科学家有机会详细研究导电性海洋与木星磁场相互作用产生的二次磁场，并有望为研究人员提供海洋盐度和体积的线索。

　　科学家们还将通过跟踪两艘航天器轨道上的细微运动来观察卫星引力的微小变化，这可能有助于确定木卫二海底是否有火山，为海洋提供支持生命所需的能量和化学物质。

　　最后，两艘探测器都将携带大量相机和光传感器，提供史无前例的卫星冰表面的地质和组成图像。

　　也许有一天，宇宙飞船将能够钻穿木卫二、木卫三或木卫四上数英里厚的固体冰，直接探索海洋。在那之前，来自JUICE和木卫二快艇等航天器的观测是科学家们了解这些海洋世界的最佳选择。

　　当伽利略在1609年发现这些卫星时，它们是已知的第一个直接围绕另一颗行星运行的物体。他们的发现为地球和人类位于宇宙中心的理论钉上了最后一颗钉子。也许这些世界还有另一个令人谦卑的惊喜。

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