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■將新聞進(jìn)行到底

（右上）及其大衛(wèi)星，左上到右下木衛(wèi)一、二、三、四

北京時(shí)間8月6日，耗資25億美元的美國(guó)“好奇號(hào)”探測(cè)器成功降落火星，對(duì)這顆紅色星球是否適宜生命存活展開(kāi)了新一輪的探索。

不過(guò)在太陽(yáng)系中，火星并非尋找地外生命的唯一希望。綜合考慮生命生存所需的基本元素、熱量、液態(tài)水，以及相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境等條件，更遙遠(yuǎn)的木星軌道上還有其他有力候選者。

1610年，天文學(xué)先驅(qū)伽利略用自制望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了木星的四顆衛(wèi)星，這也是人類(lèi)首次得知除地球外的其他行星也有“月亮”。四百年來(lái)，已有66顆木星衛(wèi)星被發(fā)現(xiàn)，四顆伽利略衛(wèi)星在其中依然鶴立雞群，也都是整個(gè)太陽(yáng)系里數(shù)得著的大衛(wèi)星。

當(dāng)然，木星自己更是太陽(yáng)系行星中的巨人，體積足有地球的1321倍，質(zhì)量是其他七大行星總和的2.5倍還多。在拉丁文與英文中，木星被稱(chēng)為“朱庇特”，即希臘神話中眾神之王宙斯的羅馬名字。現(xiàn)實(shí)中，木星與其衛(wèi)星則構(gòu)成了一個(gè)獨(dú)特的系統(tǒng)，被天文學(xué)家譽(yù)為“小太陽(yáng)系”。宙斯是個(gè)風(fēng)流倜儻、艷遇無(wú)數(shù)的神，四顆伽利略衛(wèi)星也都以和他“有染”的美人命名。

上世紀(jì)70年代以來(lái)，共有6個(gè)探測(cè)器到達(dá)過(guò)木星軌道，尤其是美國(guó)“伽利略號(hào)”從1995年起連續(xù)工作了8年，今天人類(lèi)對(duì)“四大美人”的了解主要來(lái)自于它。其中三顆具有豐富的液態(tài)水，也尤為吸引天文學(xué)家的目光。

木衛(wèi)二：冰海公主

木衛(wèi)二芳名“歐羅巴”（Europa），即希臘神話中被宙斯誘拐的腓尼基公主，今天歐洲大陸的名字就源自這段傳說(shuō)。它也是目前除火星外，太陽(yáng)系中存在地外生命呼聲最高的一顆星球。

木衛(wèi)二是四顆伽利略衛(wèi)星中最小的，直徑3121千米與月球相仿，外表卻迥然不同。木衛(wèi)二的表面有數(shù)量眾多、不斷變化的裂縫，不過(guò)總體上仍非常光滑、明亮，既缺乏隕石撞出的環(huán)形山，也沒(méi)有內(nèi)部地質(zhì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的火山。這暗示著，它的表面并不是陸地，而是厚厚的冰層。

像地球一樣，木衛(wèi)二也分為核、幔、殼三層結(jié)構(gòu)。今年年初，中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)研究員季江徽的研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)“伽利略”探測(cè)器的數(shù)據(jù)，分析木衛(wèi)二的引力場(chǎng)后認(rèn)為，其最外部的海洋和冰層共166公里厚，質(zhì)量則占到整顆星球的10%。也就是說(shuō)，木衛(wèi)二上的水總量多達(dá)4.8億億噸，是地球的3倍以上！

遠(yuǎn)離太陽(yáng)的木衛(wèi)二寒冷無(wú)比，表面平均只有約零下170攝氏度，液態(tài)水是如何形成的呢？這要?dú)w功于木星強(qiáng)大的引力場(chǎng)，它產(chǎn)生的潮汐力可以成為木衛(wèi)二內(nèi)部的熱量來(lái)源，同時(shí)在表面冰層“撕”出裂縫，乃至形成噴發(fā)的“冰火山”。再加上木衛(wèi)二內(nèi)核可能也有放射性元素衰變釋放熱量，從而能在地幔與冰層之間維持一個(gè)液態(tài)水世界，為生命誕生提供條件。

近幾十年來(lái)，科學(xué)家在地球深海海底發(fā)現(xiàn)了一種無(wú)需陽(yáng)光的生態(tài)系統(tǒng)??熱液噴口，各種微生物和魚(yú)、蝦、蟹、蠕蟲(chóng)等完全依靠地球內(nèi)部釋放出的熱量和養(yǎng)分，食物鏈低端的部分細(xì)菌甚至無(wú)需氧氣�？茖W(xué)家認(rèn)為，木衛(wèi)二海底也可能存在類(lèi)似的熱液噴口生態(tài)。

木衛(wèi)三與木衛(wèi)四：迥異“雙胞胎”

木衛(wèi)三“甘尼米德”（Ganymede）以被宙斯擄走、后成為眾神侍者的美少年命名（就是十二星座中的水瓶座，也是伽利略衛(wèi)星中唯一以男性命名的），以5268千米的直徑成為太陽(yáng)系中最大的衛(wèi)星，也超過(guò)水星；木衛(wèi)四“卡利斯托”（Callisto）則是一名被宙斯強(qiáng)暴的仙女，后被嫉妒的天后赫拉變?yōu)橐恢恍�，也就是大熊座，直徑約4821千米。

這兩顆衛(wèi)星大小相近，都由水冰與巖石構(gòu)成，都可能有液態(tài)水構(gòu)成的地下海洋，以及稀薄的大氣，但除此之外差異明顯：木衛(wèi)三地貌更年輕，內(nèi)核和地幔分層清晰，而且是太陽(yáng)系中唯一有磁場(chǎng)的衛(wèi)星。木衛(wèi)四的表面則像月球一樣密密麻麻遍布隕石坑，內(nèi)部也是亂七八糟混雜一團(tuán)。

今年1月發(fā)表在《自然》上的一項(xiàng)研究認(rèn)為，這兩顆衛(wèi)星在成長(zhǎng)中分道揚(yáng)鑣，是因?yàn)槟拘l(wèi)三“挨打”更多??木星的質(zhì)量大、引力大，能像吸塵器一樣吸引來(lái)自太陽(yáng)系邊緣的彗星撞擊自己，其中一部分彗星也會(huì)撞在衛(wèi)星上。木衛(wèi)三離木星較近，受撞擊的概率更高，彗星撞擊時(shí)的動(dòng)能也更大，于是被“修理”出了一個(gè)由放射性物質(zhì)組成、更活躍并能散發(fā)熱量的內(nèi)核。

正是因?yàn)閮?nèi)部熱量較多，科學(xué)家認(rèn)為木衛(wèi)三上存在生命的希望更大一些。不過(guò)“伽利略號(hào)”的觀測(cè)表明，覆蓋其地下海洋的冰層可能比木衛(wèi)二還厚，達(dá)200千米，是地球南極冰蓋平均厚度的80多倍。

木衛(wèi)四也有自己的長(zhǎng)處：它離木星比其他三顆更遠(yuǎn)，受到的輻射較少，引力也最低，因此被視為未來(lái)人類(lèi)開(kāi)發(fā)木星系統(tǒng)的最佳基地。

木衛(wèi)一：狂暴星球

木衛(wèi)一是離木星最近的伽利略衛(wèi)星，直徑3630公里，略大于月球，其名“伊娥”（Io）是一位河神的女兒。宙斯占有她后為欺騙赫拉而把她變?yōu)樾∧概�，但赫拉仍�?duì)她百般折磨，一直追到埃及才讓她恢復(fù)人形。直到20世紀(jì)末科學(xué)家才知道，以如此柔順可憐的女子命名的木衛(wèi)一，卻是太陽(yáng)系行星和衛(wèi)星中最“狂暴”的。

1970年初，美國(guó)“旅行者號(hào)”探測(cè)器傳回資料顯示，木衛(wèi)一表面至少有數(shù)百個(gè)火山口，其中一些仍然活躍，噴發(fā)出硫磺、二氧化硫和硅酸鹽等物質(zhì)，噴發(fā)物可高達(dá)500千米，落地后形成了紅、黑、白等斑斕色彩。數(shù)千米高的火山，熾熱的硫湖，數(shù)百千米長(zhǎng)的熔巖流，迄今仍不斷改變著木衛(wèi)一的面貌。

與太陽(yáng)系的其他衛(wèi)星相比，木衛(wèi)一的內(nèi)部成分與地球最為接近。但其火山的主要能量并非來(lái)自?xún)?nèi)部，而是因?yàn)檫@顆衛(wèi)星的軌道非常特殊，能與木衛(wèi)二、木衛(wèi)三發(fā)生共振，同時(shí)還受到木星的巨大潮汐力影響，星體不斷發(fā)生劇烈的扭動(dòng)、變形，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的地質(zhì)活動(dòng)。

活躍的火山、硅酸鹽為主的巖石、外加稀薄的大氣層，這些都與地球形成初期的情況非常相似，只是由于過(guò)度蒸發(fā)而只有極少的液態(tài)水。加之木衛(wèi)一的星體表面和大氣層完全處于木星的強(qiáng)烈磁場(chǎng)“蹂躪”之下，輻射水平非常高，因此目前認(rèn)為木衛(wèi)一基本不適合生命存活。

專(zhuān)家觀點(diǎn)：“探木”難度遠(yuǎn)超“探火”幾個(gè)數(shù)量級(jí)

季江徽：中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)研究員

尋找地外生命，首先是尋找“適合生命存在”的宜居行星，對(duì)此目前還是以地球生命的生存條件為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)�；鹦桥c木衛(wèi)二，有生命存在的呼聲都很高，但這兩個(gè)星球的環(huán)境迥然不同，很難說(shuō)哪一個(gè)更適合生命存活。

與火星相比，木衛(wèi)二的優(yōu)勢(shì)是具備大量的液態(tài)水，可能有類(lèi)似地球深海海底的生態(tài)環(huán)境，但前往木衛(wèi)二尋找生命的難度要高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

首先是木星屬于外行星，距離地球遠(yuǎn)得多，比如去年升空的美國(guó)“朱諾號(hào)”探測(cè)器，要花5年時(shí)間才能抵達(dá)木星軌道。遠(yuǎn)離太陽(yáng)，對(duì)太陽(yáng)能電池的工作效率是嚴(yán)峻考驗(yàn)，此外木星還有強(qiáng)大的磁場(chǎng)和輻射，會(huì)影響電子設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。迄今為止，“伽利略號(hào)”是人類(lèi)惟一曾在木星軌道上進(jìn)行長(zhǎng)期工作的探測(cè)器，在它2003年“壽終正寢”后一直處于空白期。

其次是在登陸衛(wèi)星表面后，探測(cè)器先要鉆透厚達(dá)數(shù)十、上百千米的冰層，再潛入近乎一無(wú)所知的冰下海洋。在地球南極大陸鉆幾千米的冰蓋都并非易事，去遙遠(yuǎn)的外星球，用體積、重量嚴(yán)格受限的探測(cè)器完成這些工作，難度可以想見(jiàn)。還有就是必須確保探測(cè)器不能攜帶任何地球上的微生物，以防造成污染。

目前，除了以探測(cè)木星本身為主的“朱諾號(hào)”，歐洲也在進(jìn)行用于研究木星系衛(wèi)星的JUICE計(jì)劃，準(zhǔn)備在2022年發(fā)射探測(cè)器，它們?nèi)詫⑹窃谔�空軌道上工作。至于如何在衛(wèi)星表面著陸并鉆探、取樣，目前僅有一些理論上的設(shè)想，憑現(xiàn)有的科技水平還難以實(shí)現(xiàn)。至少在本世紀(jì)中期以前，人類(lèi)恐怕還無(wú)法窺進(jìn)這些遙遠(yuǎn)的外星地下海洋。中國(guó)科技網(wǎng)（記者 董子凡）