微型陨石搅动着木卫二的表面，生命的证据或将浮出水面

　　在接下来的十年里，美国国家航空航天局（NASA）和欧洲航天局（ESA）将发射两个专门的任务，去探索木星的卫星欧罗巴（Europa）。这些任务被称为欧罗巴快艇（EuropaClipper）和木星冰冻卫星探索者（SOUE）任务，这将会实现一个几十年来一直在酝酿的梦想：寻找木卫二存在生命的证据。自20世纪70年代以来，天文学家一直在理论上认为，这颗卫星包含一个可以支持生命的暖水海洋。
　　此后进行的多次飞越和观测活动，使得木卫二存在生命的理由得到了一定的支持。根据夏威夷大学马诺阿分校领导的新研究，寻找潜在生命迹象（生物特征）的最佳方法是，分析木卫二表面的小型撞击坑。这些暴露在地表下的冰块，可能为探寻存在于这颗卫星内部更深处的生命指明了道路。
　　关于木卫二可能存在内部海洋的猜测始于1979年，当时旅行者1号和2号在前往外太阳系的途中飞过了木星及其卫星。伽利略和新地平线号航天器以及哈勃太空望远镜获得的数据也提供了更多的迹象，包括它如何与木星的磁场、潮汐模型、表面特征和羽流活动相互作用。
　　上图：木星的辐射可以摧毁木卫二表面的生物分子。来自木卫二海洋的物质最终到达表面将受到辐射的轰击，会破坏任何可能暗示存在生命的生物特征或化学迹象。
　　在地表事件和起源于内部的表面羽流之间，科学家们推测，作为木卫二内部海洋生命结果的生物特征生物体产生的化学物质，也可能已经到达地表。然而，由于木卫二在木星强大的磁场内运行，它的表面会受到强烈的辐射，这会破坏任何生物材料的痕迹。
　　这意味着，任何由羽流活动或地表事件周期性喷射出来的生物分子只可能在地表以下存活。幸运的是，木卫二的表面覆盖着数百万年来发生的小型撞击，深度约为30厘米（12英寸）。这些撞击还会导致所谓的撞击园艺，撞击会导致地表上下的物质混合。
　　来自夏威夷地球物理与行星学研究所（HIGP）研究人员试图评估撞击园艺现象对欧罗巴的影响。研究人员指出，在像木卫二这样没有空气的物体上寻找潜在的生命迹象是一项重大挑战。如果我们希望找到原始的化学生物特征，我们将不得不在撞击园艺区域下方寻找。因为，比该区域更浅的区域中的化学生物特征，可能已经暴露在破坏性辐射中。
　　上图：艺术家对欧罗巴快艇任务的构想。
　　在NASA太阳系工作（SSW）项目的资助下，科学家们为这项研究开发了原始的撞击园艺模型。对此，科学家解释道：木卫二表面的辐射非常强烈，可以破坏脆弱的生物分子。撞击园艺将可能的生物分子循环到了辐射区。因此，如果我们希望找到生命的证据，这项工作为我们在哪里寻找提供了一些有价值的新线索。
　　如果我们想在木卫二的冰中找到未被辐射改变的原始生物分子的证据，我们必须深入挖掘超过30厘米的深度（在某些地区则需更深），或者找到有最近被撞击坑带到表面的新物质的地方。
　　一段时间以来，天文学家们一直认为，撞击园艺可能会对木卫二和太阳系中其他无空气的天体造成影响，但这个新模型提供了迄今为止关于这一过程的最全面的图景。更重要的是，它也是第一个考虑到最初撞击时，抛回到木卫二表面的碎片所造成的二次撞击。
　　天文学家说：这是全新的研究，因为这是第一次在预测木卫二生物分子可能被发现的地方时，考虑到撞击园艺的影响，也是第一次对撞击园艺进行建模，以考虑木卫二独特的冰面和外太阳系中的撞击者数量。
　　研究还表明，木卫二中高纬度地区的表面受双重撞击园艺和辐射的影响较小。在不久的将来，像这样的研究可以帮助美国宇航局和欧空局的规划者，为欧罗巴快艇（EuropaClipper）和木星冰冻卫星探索者（SOUE）开发任务概要。考虑到这两项任务都将在木星卫星上寻找可能的生命迹象，知道在哪里最有可能找到生命绝对是至关重要的。
　　上图：艺术家对可能的欧罗巴着陆器任务的渲染，该任务将在未来几十年探索这颗冰冷卫星的表面。
　　此外，这项研究还可以指导仪器的设计和未来的任务，这些任务也致力于在太阳系的海洋世界中寻找生物特征。除了木卫二和木卫三之外，这也包括土星的卫星泰坦和土卫二、天王星的卫星泰坦尼亚和Oberon、海王星最大的卫星海卫一、冥王星，以及其他被认为拥有内部海洋的冰卫星。正如天文学家们所补充的：它还提供了一个使用即将到来的任务的更高分辨率图像进行未来调查的框架，这将有助于对各个特定区域的撞击园艺深度进行更精确的估计。本研究中的关键参数是冲击通量和陨石坑率。随着对这些参数的更好估计，以及即将到来的任务产生的更高分辨率成像，将有可能更好地预测撞击园艺对特定区域浅冰的影响深度。
　　这项工作还拓宽了我们对整个太阳系表面基本过程的理解。如果我们想了解行星的物理特征以及一般如何演化，我们需要了解撞击园艺在重塑它们方面的作用。这项研究是美国宇航局资助的更广泛努力的一部分，旨在研究小撞击对木卫二表面的累积影响，为木卫二快船任务做准备。
　　该任务预计将于2024年某个时候发射，它将绕木星运行，对木卫二进行一系列近距离飞越。其科学仪器套件将包括光学和热成像仪、光谱仪、磁力计和雷达探测设备。这些将使航天器能够调查木卫二的表面，测量其磁矩，并确定其冰的化学成分。
　　它还将携带一台质谱仪和尘埃分析仪，以研究木卫二稀薄的大气层、羽流活动，并对飞出地表的尘埃和气体进行采样。从这些任务中获得的数据还可以为未来的地表任务提供信息（比如欧罗巴的概念着陆器），可以直接搜索生物特征，甚至可以执行样本返回。
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