外星生命探测任务：NASA为什么要送一台蒸汽机到欧罗巴？
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NASA的喷气推进实验室日前发布了一种新概念的机器人，它将使用一种人类已经使用了300年之久的蒸汽机技术，而机器人的探索目的地正是被科学界寄予厚望的木星的冰月卫星-欧罗巴（木卫二），NASA为何要突然探测木卫二，而且还使用这种古老的技术？
木星的神秘的冰月卫星：欧罗巴
木卫二是伽利略1610年发现的，它是木星四颗最早发现的卫星之一，木卫二的直径约为3120千米，只比月亮稍稍小一些，它距离木星67万千米，已经被木星潮汐锁定，和其他几颗伽利略卫星形成了轨道共振！
伽利略卫星，从左至右，与木星距离近至远为：木卫一、木卫二、木卫三、木卫四。
木星的卫星系统
第一个拜访木卫二的探测器是先驱者10号，1973年12月4日，先驱者10号告诉掠过木星以及它的庞大的卫星系统，局限于探测器的条件与轨道，留下了第一张木卫二有些模糊的照片！
先驱者10号拜访木星留下的照片
1979年3月旅行者一号掠过木星，它具有更高分辨率的相机和更近的距离，在48小时的飞掠过程中获得了大量的照片，第一次发现木卫二遍布条纹，却没有发现有撞击坑！
旅行者一号取得木星系统资料
旅行者一号在280万千米外拍摄的木卫二
我们对木卫二的认识，除了前两张模糊的照片外，大部分都来自于伽利略探测器，尽管伽利略的高增益天线由于在太空中冷焊无法打开，但伽利略探测器仍然用它的小水管发回了大量的资料，二后续的木星探测器朱诺则以更高分辨率的视角观察木星和它的卫星系统。
木卫二的条纹
木卫二的结构
木卫二有一个巨大的冰壳，这在太阳系行星中绝无仅有，但在木星和土星的卫星系统中却比比皆是，1995到2003年间环绕木星的伽利略号探测器采集到的磁场数据表明在它的内部有一个和地球咸水海洋类似的传导层！另外木卫二还有一个和地球类似的铁镍质内核！
木卫二的结构
木卫二的表面是一个冰壳，所以它是太阳系内最光滑的天体，表面起伏不超过一千米，大多都再几百米之间，这个冰壳厚达数十千米，再往下是一个上百千米的冰下海洋！然后再是高温的地幔层，最后是金属质内核！
木卫二热量来源在哪里？为什么形成巨大的冰下海洋？
木卫二表面温度极低，赤道地区平均温度仅为-163℃，两极则只有-223℃，为什么冻得硬邦邦的冰层下有一个液态海洋，一时间把科学家搞的有点头晕！不过很快就有了猜测，这个热量第一个来自于木卫二与其他伽利略卫星之间的轨道共振，最终热源来自于木星的引力！
另外木卫二也有一个金属质内核，内部放射性物质的衰变可能也提供了部分热量，双管齐下，导致木卫二的可以保持一个庞大的冰下海洋存在！木卫二非常活跃，表面有大量的间歇喷泉，飞越木星的探测器能拍到木卫二的羽状水蒸气，2019年6月NASA通过哈勃望远镜取得的木卫二光谱研究发现，木卫二的冰下海洋可能存在氯化钠，这佐证了伽利略探测器在25年前取得的咸水海洋的结论。
而木卫二远超地球的水体，让科学家们浮想联翩，甚至认为木卫二的冰下海洋中可能已经存在一个生态系统！从地球南极的东方湖（沃斯托克湖）和惠兰斯湖的研究发现，冰下生态是非常丰富多彩的，蒙大拿州立大学的微生物生态学家约翰·普利斯库研究设计了无菌采样器，在与世隔绝了上百万年的惠兰斯湖的样品中发现每毫升水体中还有13万个细胞，与深海微生物密度非常接近，DNA测序则显示有高达3900多种古细菌！而且还不排除存在更高等生命的可能性。
可能大家对细菌都嗤之以鼻，但除了地球以外，太阳系还没有任何一颗行星上发现哪怕只是最简单的生命形式，如果人类在木卫二上发现细菌，那绝对是一个划时代的发现，人类的外星生命探测史将会被改写！
欧罗巴快船和木卫二上的“蒸汽机”
《自然通讯》在2020年3月11日刊发了一篇文章，标题是《NASA’s Europa Clipper—a mission to a potentially habitable ocean world》（NASA的欧罗巴快船-一项对可能居住的海洋世界的任务），文章认为全球性的咸水海洋和岩石质的界面之间的丰富的化学反应是生命的基础，因此NASA将以“Europa Clipper”评估欧罗巴（木卫二）是否存在生命！
论文认为木卫二穿越木星强大的辐射层将水和杂质形成氧化剂，这些物质能进行氧化的化学试剂，欧罗巴通过海底岩石进行积极的循环，将产生氧化-还原反应，地球上已知的所有生命都通过这种方式获得化学能，实现细胞的维持，新陈代谢和繁殖等生命才能发生的重要工作！
（a）各个层之间的相对比例，以及（b）不同构造和地球动力学过程的艺术示意图
木卫二表面非常年轻，这表示它的表面一直都在和内部发生交换，这让表面的氧化剂可以循环进入木卫二水体，得以保持或者部分保持水体充氧，这是木卫二可能存在生命的理论基础！
欧罗巴任务概况
NASA的Europa Clipper任务任务目标是了解冰壳结构和其表面的喷发地形、海洋和地表以及冰层到海洋是如何交换循环的，通过化学方法了解欧罗巴海洋是否存在生命，当然还有科学家最感兴趣的地形和区域！
因此欧罗巴快船配备了紫外光谱仪，探测羽状气流的大气成分，还有尘埃颗粒分析仪采样分析欧罗巴喷出物的有机特征，还有地表遥感的的成像系统和热成像系统！还有穿透冰层的雷达，描绘欧罗巴的三维冰层结构等。
未来在木卫二上蹦蹦跳跳的蒸汽机
NASA喷气推进实验室发布的蒸汽自动自主检索机器人（SPARROW），大小约和足球差不多，它将加热木卫二无处不在的冰，形成蒸汽反推在木卫二上跳跃前进，为防止其在木卫二上犹如冰刃一般的表面稳定降落，SPARROW设计成了陀螺仪稳定的形式！
右边的是SPARROW机器人及其着陆器。
它让木卫二表面的行进以及探测效率成百倍的上升，而推进介质则来自于冰融化加热的水蒸气，如果利用核电池，再加以合理的规划，似乎可以再木卫二上蹦蹦跳跳几十年啊，这想想就激动，火星探测器都能爬十几年，这木卫二上能蹦几十年，一直都有发现，实在是科学界之幸事！
SPARROW任务还设想了一种集群工作的模式，比如不同的机器人又不同的任务，有的在表面独立研究，有的可能会融化冰块给其它探测器提供燃料，而且还安排了其回到探测器附近加注燃料！
NASA表示欧罗巴冰冷的表面下藏有大量的液态水，有时候，巨大的“间歇泉”会冲入太空，将蒸汽机送到欧罗巴是为了更好地检测到水的存在。
因为欧罗巴表面存在有大量的冰块，因此蒸汽机在上面可以通过融化冰层获得足够的动能，帮助其完成探测任务。
我想之所以决定要送一台蒸汽机到欧罗巴，是为了燃料储备，和给其他机器人提供燃料，应该是对这方面的考虑比较多。
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