飞向木星，寻找生命
作者：苗千
因为担心闪电的威胁，原定于2023年4月13日发射的木星冰月探测器（Jupiter Icy Moons Explorer，JUICE）推迟一天发射，在4月14日开启了它将近8年的太空之旅。而后，这个由欧洲空间局（ESA）开发的造价16亿美元的探测器将抵达木星系统。但它主要的探测目标并不是这颗太阳系中最大的气态行星，而是它的三颗卫星：木卫二“欧罗巴”（Europa）、木卫三“盖尼米得”（Ganymede）以及木卫四“卡里斯托”（Callisto）——去木星系统中寻找生命的可能。木星是太阳系中的第五颗行星。因为其体量巨大，目前已经确认它至少拥有95颗卫星。伽利略在1610年就发现了其中4颗最大的卫星。人们认为其中的几颗卫星有孕育生命现象的可能。因此冰月探测器也就成为人类第一个以行星的卫星为主要目标的太空探测器。北京时间4月14日20点14分，冰月探测器在位于赤道区域的圭亚那航天中心由一架阿丽亚娜5号运载火箭送上太空。
重达2.42吨的冰月探测器携带了3.65吨的燃料。它需要在进入木星系统之后利用这些燃料进行转向，以细致研究木星4颗主要卫星中的3颗。为了能够尽量节省燃料，探测器必须在正确的轨道上向木星前进。这样，发射时间也就必须非常精确。有工作人员形容，对于冰月探测器来说并没有所谓的“发射窗口”，而是每天只有一个“发射时刻”——直到今年4月末，每一天适合发射的时间都只有1秒钟。
冰月探测器在太阳系中有一个复杂且迂回的行进路线。它首先会向着太阳飞去，随后借助金星的引力进行加速折返回地球，再利用地球和月球的引力进行加速，最终大约会在2031年12月到达木星，在距离木星67.1万公里的轨道上对3颗卫星进行观测。在到达木星系统之后，它会利用它85平方米的太阳能面板为它所携带的10个科学仪器提供能量。不过，因为距离太阳遥远，木星的太阳能密度只有地球的4%。
此前只有伽利略探测器（Galileo Probe）和朱诺探测器（Juno Probe）在木星轨道上对它的卫星进行过探测。它们发现，木星4颗主要卫星中的3颗，其冰盖下都可能存在着液态海洋。其中名气最大的当数会定期向外喷射水柱的木卫二欧罗巴，在它平均十多公里厚的冰盖之下很可能存在着一个全球性的海洋。它也是人们认为最有可能存在生命现象的天体。
木卫三盖尼米得要比太阳系中最小的行星水星还大。它有处于融化状态的金属内核，因此它是太阳系中唯一一个拥有磁场的卫星，在它的外部有平均厚达100公里的冰层。冰层表面的山脊和低谷显示出它曾经有活跃的地质运动，而冰火山的运动则造就了其表面的平原。很多人相信在其冰层下面也有一个含有盐分的海洋。正是盖尼米得内部的热量以及潮汐作用保持其冰下海洋的温暖。
木卫四卡里斯托是距离木星最遥远的卫星之一，因为无法从木星获得足够的能量，伽利略探测器的探测结果显示它没有一个冰下海洋，而是表面的冰和其内部的石块直接混合在一起。在卡里斯托的表面布满了陨石坑，这说明它是太阳系最早形成的天体之一。人们普遍认为它并没有孕育生命的可能。但是随后磁力仪的探测显示，也有着微小的可能，在其冰盖下有海洋存在。冰月探测器将通过近距离的探测，对卡里斯托有更深的了解。
按照计划，冰月探测器将21次飞掠木卫四卡里斯托，2次飞掠木卫二欧罗巴，之后进行转向，进入到木卫三盖尼米得的轨道上对其进行细致的探测。这些木星的主要卫星究竟有没有冰下海洋，海洋有多深，其中储存了多少液体，冰层又有多厚？想要在其中寻找生命现象，这些问题都需要更精确的答案。
虽然木卫二欧罗巴不是探测的重点，但冰月探测器也会2次飞临欧罗巴。如果能够遇到其向外喷射海水，那么冰月探测器的质谱仪将可以收集到海水样本，并且分析其中的成分，寻找有机分子。探测器携带的雷达可以穿透9公里厚的冰层，有可能足以探测到欧罗巴的冰下海洋。
冰月探测器之所以只会2次飞掠人们最关心的木卫二欧罗巴，是因为当它到达木星系统时，美国航空航天局（NASA）计划将在2024年10月6日发射的造价50亿美元的欧罗巴快船（Europa Clipper）探测器也将到达木星系统，对木卫二进行详细探测。虽然相比冰月探测器晚出发一年多的时间，因为有强大的火箭推动，欧罗巴快船反而会更早到达木星系统。它将花费1年时间调整在木星轨道的位置，随后将50次飞临木卫二欧罗巴。届时将会有两个人类探测器同时对木星系统进行探测。
在2034年下半年，冰月探测器将会进入盖尼米得的轨道，从距离表面500公里的高空对它进行探测。无法通过雷达穿透冰层，探测器将通过引力的微小变化来探测其内部海洋的状态。到了2035年，完成了探测任务的冰月探测器将会直接撞击在盖尼米得的表面。因为其冰层厚实，也就不用担心污染问题。
几个远离地球和太阳，围绕着一颗巨型气态行星运转的冰下海洋世界，是人类所难以想象的。我们虽然对其知之甚少，却寄予了极大的希望。我们希望在陌生的海洋世界中也存在着某种生命形式。
〔本文写作参考了《科学》（Science）杂志、《自然》（Nature）杂志，以及美国航空航天局（NASA）和欧洲空间局（ESA）网站的相关报道〕 木星