[비즈한국] 幾天前，眾所期待的新型木衛二探測器“歐羅巴快船（Europa Clipper）”離開了地球。歐羅巴快船此行是為了尋找人類長期以來心中最大的宇宙謎團的答案——生命是否真的只存在於地球上？
過去人們普遍認為，如果在太陽系中尋找地球以外的生命痕跡，火星是最有可能的地方。但現在，天文學家們的目光投向了火星之外更遙遠的太陽系外圍，特別是環繞木星和土星執行的那些冰封衛星。令人驚訝的是，在它們冰冷的表面下，似乎蘊藏著比地球表面總量還要多的液態海洋。
當然，由於距離遙遠且被厚厚的冰層覆蓋，這些衛星的地下海洋幾乎無法照進陽光。然而，正如地球深海中即使光線微弱也能存在深海生態系統一樣，或許在這些冰封衛星的地下海洋裡，也存在著它們獨特的生態系統。
當然，在此之前，這些說法都僅僅基於模糊的觀測資料，是想象、推測和期待。確認真相的方法只有一個：親自去現場看一看。於是，前往木衛二親眼確認生命痕跡的偉大旅程終於開啟了。
1610年，天文學家伽利略發現了木星周圍也像地球周圍的月球一樣存在衛星。他的發現證明了宇宙中的天體並非全部圍繞地球旋轉，從而推翻了“地球是宇宙中心”的觀念。伽利略發現的這些木星衛星，徹底改變了人類審視宇宙的正規化。
木星作為太陽系中最大的行星，傳統上被稱為眾神之王、宙斯或朱庇特。因此，伽利略在木星旁發現的四顆衛星被賦予了神話中宙斯所追求的物件的名字：木衛三（Ganymede）、木衛一（Io）、木衛四（Callisto）和木衛二（Europa）。據神話記載，宙斯迷戀上了採花的歐羅巴，於是化身為公牛將其劫走。據說，宙斯帶著歐羅巴游歷過的那片地區，就是後來被稱為“歐洲（Europe）”大陸的由來。
木衛二在太陽系行星的衛星中體積排名第六，僅次於另外三顆伽利略衛星、土星的土衛六以及地球的月球。我們的月球表面非常崎嶇，到處都是隕石撞擊留下的隕石坑。相反，木衛二擁有幾乎光滑的冰面。雖然偶爾會有隕石撞擊留下的坑洞，但比起月球要平坦得多。這表明木衛二的表面在近期經歷過“翻新”。
此前，“旅行者號”和“先驅者號”等多個探測器在利用木星引力前往更深空時曾短暫掠過木星。但那只是瞬間，並沒有長期留在木星附近觀察。因此，1990年代，天文學家規劃了一個被木星引力捕獲並長期駐守的軌道探測器。這個探測器被命名為“伽利略號”，以紀念首位發現木星衛星的天文學家。當時，伽利略號不僅探測了木星的雲層表面，還探測了木衛二等多個衛星。它甚至偶然穿過了木衛二冰層裂縫中噴出的水柱。
事實上，當時的科學家並沒有意識到這一驚人發現。直到很久之後的2018年，天文學家重新分析伽利略號的存檔資料時，才後知後覺地發現該探測器其實早已確認了木衛二上存在水的事實。當時的資料顯示，木衛二在巨大的木星旁形成了另一個小型的磁場。這意味著木衛二表面有帶電小粒子噴出，並隨著木星強大的磁場流動。那究竟是什麼？天文學家推測，那是含有離子化鹽分的海水噴射到了太空之中。
這一事實之所以被延遲確認，其實多虧了在土星周圍執行任務的“卡西尼號”探測器。卡西尼號實際拍攝到了土星冰衛星“土衛二（Enceladus）”噴射水柱的畫面，並直接穿過了水柱，確認了周圍磁場的變化。天文學家隨後意識到，卡西尼號穿過土衛二水柱時產生的資料，與當年伽利略號經過木衛二時的資料形態極為相似。因此，他們才得以挖掘出埋藏已久的伽利略號資料中隱藏的驚人寶藏。根據當時的資料，木衛二表面噴出的水柱高度最高可達160公里。
最近，透過哈勃太空望遠鏡，人類再次確認了木衛二的水柱。2014年，當木衛二經過木星盤面前方時，哈勃望遠鏡對準了木衛二週邊。比較未經水柱的木星光線與穿過木衛二水柱後的木星光線，可以發現某些波長的光被噴出的水分子吸收了。透過這種方式，天文學家確認了木衛二在經過木星前方時噴出了大量的水。這意味著在地球之外的天體上，間歇泉也在噴發！
更近期，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡也對木衛二進行了觀測。在推測噴發水柱的區域，科學家發現了包括水、二氧化碳和甲烷在內的多種分子。透過接連的太空望遠鏡觀測，木衛二存在水，甚至會向太空噴發“宇宙間歇泉”的推測，如今已被視為幾乎確鑿的事實。
在遙遠且嚴寒的冰封衛星木衛二表面下，液態海洋是如何存在的呢？秘訣就在於木星強大的引力和磁場。
緊貼木星執行的木衛二受到木星強大的引力作用。特別是正對著木星的一面和背對著木星的一面，由於與木星的距離不同，受到的引力強度也不同。這種引力差就像是將木衛二向兩端拉扯的力。
此外，木衛二在木星周圍沿著一個高度扁平的橢圓軌道執行。每隔3.5天，它就會靠近再遠離木星，受到的引力強度也在持續變化。有趣地說，木星就像是用自己強大的引力不停地“揉捏”著木衛二。這使得木衛二內部產生摩擦熱，從而使其內部維持在非結冰的液態海洋狀態。
正因為遭受木星引力的“折磨”，木衛二冰面上留下了許多長長的裂痕。被稱為“混沌地形（Chaos Terrain）”的複雜痕跡，被認為是由冰層漂浮在微融的地下海面上，相互碰撞、分裂而形成的。透過這些裂縫，部分底下的液態海水會被噴射到宇宙空間。尤其是木衛二體積比月球小，引力也更弱，因此噴出的水柱可以劇烈地達到數百公里的高度。
雖然木衛二本身的體積比月球還小，但有趣的是，據推測其內部蘊含的液態海水總量遠超地球上所有海水的總和。事實上，人們總以為地球水資源豐富，但覆蓋地球表面70%的海水其實僅僅是淺淺地積在表面。即使把地球表面這點水全部收集起來，總量也並不多。太陽系中最溼潤、含水量最高的世界，現在不再是地球，而是木衛二。
那麼，在這片木衛二海洋裡，是否潛藏著未知的地外深海生態系統呢？為了尋找答案，NASA選擇了木衛二。有些人可能會問，為什麼不先選土星的土衛二？當然，土衛二也是非常有趣的地方。但傳統上，人類對木星及其衛星的探測更多，對木衛二的瞭解也比土衛二多。而且土星比木星遠得多，派遣探測器需要更長的時間，因此作為第一個目標，木衛二更合適。
此次離開地球的“歐羅巴快船”將在未來5年航行於太空，預計2030年抵達木星及其周邊。探測器搭載了10種探測裝置來研究木衛二的地下海洋。首先是拍攝高解析度影象的可見光相機。其次是紅外相機，它將穿透厚厚的冰層，掌握其內部的溫度分佈。木衛二的海水溫度也會因區域而異，透過掌握哪裡的海洋更溫暖或更寒冷，可以找到存在生命可能性更高的深海火山候選地。
此外還有探測木衛二磁場的裝置。像之前的伽利略號和卡西尼號一樣，透過測量木衛二繞木星執行時磁場的變化，來確定其下方是否存在液態海洋以及含鹽量。歐羅巴快船還將感知引力場的變化，以確定海水的儲量和位置。最後，探測器上搭載的各種光譜儀將在直接穿過水柱時，分析水中溶解的化學成分，尋找生命活動的跡象。
此次歐羅巴快船任務可以看作是後續木衛二探測任務的準備階段。天文學家最終計劃將著陸器降落在木衛二的冰面上，並嘗試派遣潛海機器人穿透冰層進入地下海洋。NASA已經在製作各種原型機，研究如何將著陸器穩定地降落在崎嶇的冰面上。如果這些未來的探測任務能夠實現，我們將不再僅僅是觀察地球的海洋，而是能夠直接遊歷外星的深海，親眼確認那裡是否生活著“外星魷魚”或“外星浮游生物”。
地球之外真的存在外星生命和生態系統嗎？或許不久之後，我們就能給出明確的答案。甚至僅僅透過太陽系內的探測結果，就能揭曉這一謎題！
作者池雄培（音譯）簡介：熱愛貓咪和宇宙。兒時在看過《銀河鐵道999》後，立志要向世人傳播宇宙之美。目前在延世大學銀河進化研究中心及近宇宙論實驗室研究透過星系相互作用產生的演化，並透過演講和寫作進行多種科學傳播活動。著有《썸 타는 천문대》（曖昧天文臺）、《하루 종일 우주 생각》（整天想宇宙）、《별, 빛의 과학》（星，光的科學）等書。