木卫二是新火星：科幻如何追随科学

近几十年来，越来越多的证据表明木星的卫星木卫二上存在一个可能适宜居住的液态水海洋，其面积比地球上所有海洋的总和还要大，因此 NASA 已将这颗“海洋卫星”列为探索重点。木卫二上可能存在生命的可能性令人兴奋，这推动了新的科学研究方向，也激发了科幻作家将木卫二作为新推想小说的主角。20 世纪 80 年代之前，木卫二曾出现在科幻小说的万神殿中，但仅仅是一个奇异的停靠港，除了名称和位置之外，与一颗完全想象出来的星球几乎没有什么区别（例如 EE Smith 的《IPC 的太空猎犬》）。要理解木卫二新发现的突出地位，我们必须了解一些行星科学的历史和上个世纪早期科幻小说作家的思维方式。

《世界大战》 、约翰·卡特、“小绿人”。这些熟悉的术语来自 20 世纪科幻小说的黄金时代。自乔瓦尼·斯基亚帕雷利于 1877 年绘制的第一张显示“运河”的地图得到证实，以及珀西瓦尔·洛厄尔在随后的几十年里将这些新特征轰动地称为外星人的伟大杰作以来，火星激发了人们对先进外星文明的想象。此后 40 年来，科学家们一直在认真争论火星上存在智慧生命的可能性，直到 1916 年洛厄尔去世。

火星激发了学者和艺术家的想象力，在当时，廉价杂志和漫画书行业才刚刚兴起，创造了现代太空科幻小说流派。其中最著名的《惊奇故事》是由雨果·根斯巴克（科幻小说界最高奖项雨果奖的同名作者）创办的，他将自己的灵感归功于小时候阅读珀西瓦尔·洛厄尔的作品。

20 世纪初的讲故事的人将冒险者派往整个太阳系的行星、卫星和小行星。在广播、电影、书籍和《惊奇故事》等杂志中，星际冒险家们要么追求名声，要么逃离恶名。随着太空时代的到来，科幻小说类型也开始腾飞。从小读着科幻小说长大的杰出人物阿瑟·克拉克和艾萨克·阿西莫夫在《火星之沙》和《火星之路》等书中探索了未来科技对人类的影响。雷·布莱伯里的《火星编年史》将诗歌带到了火星。菲利普·K·迪克的《我们能为你彻底记住》 （翻拍为电影《全面回忆》）带来了偏执，而罗伯特·海因伦在《异乡异客》中将火星作为新宗教灵感的源泉。金·斯坦利·罗宾逊的《红火星》系列设想将第一个火星殖民地比作美国，作为技术创新的熔炉。

这段历史回顾说明了上个世纪随着我们对太空的了解不断加深，行星小说这一类型如何演变，其中火星扮演了重要角色。现在，我们对太阳系的了解不断加深，这促使我们更加细致入微地讲述人类在太空中的角色。

从斯基亚帕雷利的火星“运河”到现在，已经过去了 100 年。到 1977 年，美国宇航局的火星探测任务表明火星在地质上很有趣，但缺乏明显的生命迹象。那一年，美国宇航局发射了两艘“旅行者”号宇宙飞船，旨在对木星和土星进行首次科学研究。为了准备这些任务，科学家们将注意力集中在仅基于地面望远镜的观测可以从外行星的卫星上收集到的信息上：它们与太阳和母行星的距离、它们的大小、质量和整体表面成分。

早在 1952 年，哈罗德·尤里 (Harold Urey) 就注意到，木卫四和木卫三的密度和内部放射性热量可能会形成海洋。尤里现在因米勒-尤里实验模拟地球生命起源的化学条件而闻名。尤里以前的学生、行星科学家约翰·刘易斯 (John Lewis) 利用太阳系最古老物质的基本化学和物理学，于 1971 年预测了木卫三和木卫四下方将出现大片海洋。1976 年，他和他的学生盖伊·康索尔马格诺 (Guy Consolmagno) 进一步阐述了这些模型，并初步提出了在木卫二上层 100 公里内存在“水对流区”的建议。

在如今载着它们飞越太阳系边缘的伟大旅程中，旅行者一号和二号首次为我们提供了我们最大的行星及其卫星的详细图像，并首次证实它们可能是当今生命的居所。然而，在它们发射的那一年，科学家们怀疑木卫二是否足够大，能否保留衰变放射性铀、钍和钾产生的热量，从而形成海洋。他们还没有考虑潮汐加热。

在第一艘航海者号飞船抵达木星之前，轨道动力学家斯坦·皮尔和他的合著者发表了一篇关于木星最近大卫星轨道的有先见之明的论文。人们早就知道木卫一、木卫二和木卫三以同步方式绕行。他推断（并通过数学计算得出）这种相互作用有时会将木星拉离木卫一，有时会将其拉近。总体影响会导致卫星形状发生变化，因为木星的引力会在一个月内减弱和增强。他预测，这种影响可能强大到足以使木卫一的火山活动比地球更活跃。几个月后，航海者号证明了他是正确的。他还将潮汐耗散与木卫二和木卫三的内部热量可能足够强烈，足以融化冰并可能形成海洋的观点联系起来，但他否定了这一想法，因为冰应该通过与地球地幔相同的方式对流来耗散这种热量。

阿瑟·克拉克的小说《2001：太空漫游》发生在土星（土卫八扮演了重要角色）；在电影改编中，斯坦利·库布里克将背景改为木星，以避免渲染土星环。有趣的是，克拉克的续集《2010》遵循的是电影版的《2001》，而不是原著。在续集的电影和小说版本中，俄罗斯宇航员都访问了木卫二的表面，并收到了避开木卫二的警告（现在这经常出现在有关月球的在线文章的第一条评论中）：

所有这些世界
除了
欧罗巴
尝试否
降落在那里
一起使用
和平地使用它们

在现实生活中的航海者号太空船发现木卫二是一颗地质活跃的卫星之后，便发出了这一警告及其后续事件。

随着 2001 年的临近，伽利略号任务继续追随旅行者号航天器的成功，对木星系统进行了巡视。通过巡视，伽利略号揭示了旅行者号所见复杂地质的细节，并根据月球对木星强磁场的反应提供了新的见解。新结果表明，冰层很薄，厚度在 3 至 30 公里之间，冰层下方存在咸水液态海洋。海底距离地表约 100 公里，液态水与岩石直接接触，这种情况与地球海洋惊人地相似。

当这一切发生时，探索地球海底的海洋学家发现了生态系统，这些生态系统依靠来自水下数百米火山的化学能而蓬勃发展。这些地方的生物仅靠来自地球内部的能量（来自衰变的铀、钍和钾）而不是来自太阳的能量来维持生命。这些发现让科学家们相信，木卫二拥有维持生命所需的所有成分。如果木卫二生命存在，那么它将是生命化学起源的有力证据，独立于地球上的生命起源。

早在伽利略号完成任务并于 2003 年故意驶入木星以避免污染木卫二之前，科学家和工程师们就在研究返回任务，以调查木卫二上存在或可能存在生命的真实可能性。这些发现和计划为创造性思维提供了极好的素材，并导致木卫二的海洋出现在许多小说作品中。

金·斯坦利·罗宾逊 (Kim Stanley Robinson) 的《伽利略之梦》纪念了伽利略发现木星卫星 400 周年，并设想了这位著名科学家参观他发现的物体的情景。小说将告诉伽利略望远镜发明的荷兰商人描绘成来访的欧洲人。罗宾逊利用大陆名称和卫星名称之间的歧义来营造一种神秘感，商人说他来自“阿尔塔欧罗巴”——拉丁语中是欧罗巴高地或北欧的意思。

近期，罗宾逊的《2312》描绘了蓬勃发展的星际贸易和文化，来自水星和土卫六的使者将访问木卫四上的殖民地和木卫一上的研究站。在这个故事中，就像克拉克2010 年的作品一样，木卫二是禁区。在2312 年，人类（而不是神秘的高级智慧）在发现土著生命后制定了禁令。

如今，木卫二和其他伽利略卫星已出现在漫画书、电视节目和电子游戏中。直到最近，木卫二才出现在主流电影中，除了在电影《2010》中短暂出现过。 《木卫二报告》的灵感来源于最近的私人太空探索活动和科学发现。它设想了一项寻找外星生命的人类任务。这部电影以上个世纪的推测性小说和科学发现为基础，描绘了推动探索和硬科学的人类情感。

《木卫二报告》发布之际，NASA 的科学家和工程师们已经编写了多份自己的报告（可在 europa.jpl.nasa.gov 上查阅），详细介绍了用于调查木卫二宜居性的机器人任务设计。NASA 和美国政府正在认真考虑木卫二快船任务概念，作为这些研究的成果，该概念将成为下一个访问木星神秘卫星的探索任务，激发下一代科幻小说和事实。

史蒂夫·万斯 (Steve Vance) 是加州理工学院帕萨迪纳分校喷气推进实验室行星化学和天体生物学小组的科学家，保罗·海恩 (Paul Hayne) 是喷气推进实验室的研究科学家。