1997 年的数据让我们对木卫二有了新的认识——这是我们发现外星生命的最佳机会

1997 年 12 月 19 日，美国宇航局的伽利略号航天器飞越了木卫二（木星的卫星之一）表面 125 英里处。它的两台仪器——磁力仪和等离子波光谱仪——在数据中产生了一个小的波动。与航天器发回的大量其他更令人着迷的数据相比，这一短暂的变化似乎是一个微不足道的读数——与木卫二巨大冰壳下隐藏的全球海洋的证据、附近卫星木卫一上的大规模火山活动或木星本身周围巨大的辐射带相比，根本不算什么。

这一光点很快就消失了，隐藏在伽利略号于 2003 年撞击木星、结束其使命之前发回的大量数据之中。

二十多年后，这些读数得到了应有的重视：这些快速的闪烁信号可能证实了从木卫二冰面延伸到太空的水柱的存在。这些神秘的液体喷流对科学家来说是个好消息；未来的任务可以通过它们来品尝和嗅探木卫二的地下海洋。这将使我们能够寻找可能支持生命进化的分子——甚至可能找到外星微生物的踪迹——而无需设计能够钻入深度未知的冰壳的机器人。这项研究现已发表在《自然天文学》杂志上。

哈勃太空望远镜首次发现木卫二可能向太空喷出水柱，该望远镜在 2013 年拍摄了可能是羽流的图像。但图像很模糊，证据不足以明确说明羽流是否存在。2016 年，哈勃望远镜拍摄的新图像提供了更多诱人的羽流迹象，但同样不够好。为了得到一些具体的答案，研究人员需要从望远镜或距离木卫二足够近的物体获得更灵敏的读数，以便进一步调查。突然之间，伽利略的数据再次成为人们关注的焦点。

比尔·库尔斯 (Bill Kurth) 是伽利略号等离子波科学仪器的联合研究员，他在 2001 年发表了一篇论文，比较了该仪器在每次近距离飞越木卫二时收集的数据。该仪器记录了航天器周围电子密度的数据——密度越高，伽利略号飞过的物质就越多。

“木卫二 12 号飞掠木卫二时，周围环境的密度比其他飞掠时高出五倍左右，这本身就很有趣，”库尔斯说。数据中还有另一个峰值，暗示密度更高。“当时，我们对此没有多加注意。我想我们可以假设存在羽流或其他等离子体来源，但几乎没有其他证据支持这样的解释，所以我们没有多说什么。”

直到去年，人们才有了将伽利略的数据与颇具争​​议的哈勃望远镜图片进行回顾和比较的想法。 《纽约时报》报道称，搜寻地外文明研究所 (SETI) 的科学家梅丽莎·麦格拉斯注意到了这些高密度区域。在一次科学会议上，她指出，其中一个区域位于赤道附近，几乎与哈勃望远镜捕捉到的潜在羽流位于同一区域。

密歇根大学的行星科学家 Xianzhe Jia 在一次会议上听到 McGrath 就这一问题发表演讲时，非常感兴趣。他当时正在研究模型，以展示等离子体如何与太阳系中的天体（包括木卫二）相互作用。他决定深入研究数据，看看伽利略的读数是否能证实彗星坠入哈勃假定的羽流。与包括 Kurth 在内的其他研究人员一起，Jia 开始以全新的眼光看待伽利略的发现。

“说实话，这些数据已经公开了 20 年。哈勃的探测是我们真正开始做这件事的主要驱动力之一，”新研究的主要作者贾说。贾的模型表明，从木卫二上喷出的羽流可能会持续存在，并产生与伽利略号穿过羽流时测量的结果相符的条件，研究人员估计该羽流的直径约为 620 英里。结果并不是对羽流的直接观察，而是将这种情况作为对现有数据的最佳解释。直接确认羽流需要未来任务的证据。

为什么他们不早点研究呢？除了没有哈勃照片的推动力去仔细观察之外，准确解释数据所需的计算机模型也还不存在。贾说：“我们需要好的模型来理解数据，而这需要发展——这是 20 年前无法实现的。”

开发这项最新研究中使用的计算机模型需要花费一些时间，以便明确识别羽状流的特征。贾和密歇根大学的同事们慢慢地从太阳系遥远的地方进行观察，并将它们拼凑成一幅连贯的图像，可以用来解释数据，就像伽利略带回的数据一样。

这些模型很可能在不久的将来再次被使用。贾是木卫二快船任务的联合研究员，该任务将发射一艘航天器对木卫二进行更近距离的观察。快船配备了比其外太阳系前辈（包括卡西尼号）更灵敏的仪器，它将在低轨道上绕木卫二飞行，对卫星及其可能的羽流进行详细测量。如果它确实飞过羽流，它将配备对羽流进行详细分析的设备，这对于渴望了解更多有关月球内部情况的行星科学家来说是一个诱人的前景。

“这颗卫星似乎有一个全球性的地下海洋，但​​这个海洋被冰覆盖，我们不知道这个冰有多厚。它可能有几公里厚，也可能有 10 公里厚，我们对冰盖的厚度没有很好的限制，”贾说。“为了直接采集海洋样本，你要么必须钻穿冰层。你可以想象，在非常偏远的环境中，这不是一件容易的事。另一种可能性是，如果这个海洋能够通过羽流将其物质喷射到太空中，那么这将为航天器进入这个羽流并收集来自这个海洋的物质提供绝佳的机会。”

“如果要总结 Clipper 的科学目标，我会说就是了解木卫二是否是一个宜居星球。它是否具备生命的要素，海洋中的条件是否有利于生命的存在？”Kurth 说道。“最重要的是，这是太阳系中一个拥有液态水的原始地方——生命有可能在那里诞生吗？”

目前，研究人员认为这些羽流很可能是间歇性的，它们在木卫二内部的确切来源尚不清楚——它们是来自海洋本身，还是来自地壳内的另一个地下水库？它们是否含有有机化合物、生命的组成部分，这可能会使木卫二成为未来寻找外星行星任务更具吸引力的目标？为了了解更多信息，我们必须真正到达那里。

上周，欧罗巴快船任务获得了美国国会的更多资金支持，使其有望最早于 2022 年发射，不过在 2019 年底对项目进行审查之前，可能不会对运载火箭做出最终决定。

有了这些新数据，研究人员可能会继续通过哈勃望远镜（以及发射后一直显示的詹姆斯·韦伯太空望远镜）等望远镜观察木卫二，并将继续查看他们已经收集的所有数据，以了解读数中可能隐藏的其他秘密。当我们在太阳系的水卫星上寻找外星生命时，我们可能会发现一些最令人惊讶的答案就隐藏在我们自己的数据中。