冰冻王国的召唤

科瑞•鲍威尔

我曾见识过空间探索的未来，它看起来就像一只布满褐色条纹的台球。我说的是欧罗巴——木卫二，它是木星的第四大卫星，直径3 1 2 2千米，颜色近乎白色，表面极其光滑。这个谜一样的星球在许多方面都与地球完全相反。同时，这里是寻找外星生命的理想场所之一。以上这两句听起来相互矛盾的描述很可能会让你觉得不可思议，可事实就是如此。木卫二有可能成为太阳系最重要的世界的原因，就暗藏于此。

木卫二的神秘之处，字面理解起来就是“非地球的”：这是一个由冰雪雕刻的世界，不像地球是由岩石雕刻而成。在这里，冰质地壳取代了漂移的大陆，咸水海洋取代了地球地幔，蒸汽喷泉取代了火山。表面的条纹有可能是海洋物质溢出断裂冰层所致，与地球上的海脊有着相似的效果。

以地球视角来看，木卫二的构造错得离谱：坚硬的外壳在上，流动的水源在下。但从是否存在外星生命的角度来说，这样的安排也许是极好的。在它坚硬的外壳下，木卫二的液态水含量是地球上所有海洋总水量的2倍。天体生物学家通常将水视为生命的第一要素，而木卫二上的水源足够多了。冰线以下的环境可能与南极冰盖底部类似，而且，在木卫二深埋于冰层下的海洋底部，可能有一个活跃的热液喷口。在地球上，这些地方都是生命繁衍生息的活跃场所。

这些冰冷的物质无须借助风雨的作用就可以形成千奇百怪的侵蚀地貌， 重塑星球表面的形态。

玄之又玄的是，木卫二的水有时候会从坚硬的冰层中逃逸而出。2 0 1 3年年底， 哈勃空间望远镜记录下了木卫二南极附近一次巨大的雾汽喷发现象。这次探测证实并发展了早期关于木卫二之所以如此生机勃勃的观点。木卫二绕木星的运转轨道略呈椭圆形，在木星强大的重力作用下，木卫二时而被挤压，时而被拉伸。这种屈伸会在木卫二内部产生强大的摩擦，从而产生足够的热量，在木卫二冰冷而坚硬的外壳下形成一片温暖的海洋。喷泉的存在也表明，处处受挤压的木卫二的裂缝会定期打开和闭合，从而使深藏在底部的海水形成间歇性喷泉。

如果间歇性喷泉是从地壳一路喷薄而出的话，里面应该能找到海洋生命的踪迹。而且，如果喷泉喷射的高度足够高的话，将来的飞船就能正好从中穿过，一探里面是否含有生物或者化学物质。

这下你就能明白在美国航空航天局艾姆斯研究中心2 0 1 4年2月召开的外行星评审小组会议上，参会人员感到眼花缭乱的原因了。该活动是一个讨论冰冻世界的定期论坛，全称为外行星评审小组，简称OPAG。这里卧虎藏龙，高手云集，有的是外行星生命的笃信者，有的是电脑高手，他们分享最新的科技成果，讨论各种奇思妙想，探讨宇宙开发的战略

部署。每获得一点新数据，他们的信心就增加一点，更加坚定地认为木卫二才是寻找外星生命的最佳星球，而不是火星。在木卫二上发现喷泉让他们着实兴奋了一把。当瑞典皇家理工学院的劳伦兹· 罗斯在电话那头报告关于这类喷泉喷发的最新研究时，人们都屏气凝神，热切地仔细聆听着。（可惜最近没有此类喷泉喷发，唉，真不走运！）。

外行星评审小组会议上另一条同样具有轰动效应的消息， 是5个月前发布的一项最新发现：木卫二上有板块构造。这点与地球类似，而我们已知的其他任何星球都不具备这一点。板块构造描述的是地壳的移动，以及地表构成物进出地核的循环过程。约翰霍普金斯大学应用物理实验室的路易斯· 普罗特克是木卫二上此类活动的发现者之一，他们是通过精心修复“伽利略”号在1 9 9 5年至2 0 0 3年绕木星飞行过程中拍摄的木卫二的老照片

发现这个现象的。

正如普罗特克在会议上向我解释的那样，移动的地壳可以成就两项非常重要的事情：它裹挟着地表冰层，连同在阳光下形成的所有化合物，一路下潜到黑暗的海洋深处，这些化学物质可以为海洋生物提供重要的营养物质；此外，地壳运动还可以将海底物质带上地表，这样探测器就能在地表看到木卫二海洋的踪迹，而无须进行钻探。

在这些新发现的鼓舞下，人们对木卫二的狂热已超过了外行星评审小组会议。例如，

2 0 1 4年6月，美国航空航天局就宣布已开始研发造访木卫二的探测器，并将于2 0 2 0年后发射升空，对木卫二做进一步研究。此项探索计划如果成功，就可以将木卫二不可思议的冰与海洋的世界展现给世人。同时，还能帮助科学家进一步了解此类冰冻世界的总体情况。冰封的卫星、矮行星、巨大的小行星，这些都是广袤的太阳系外层空间的标配，如果它们能复制木卫二的模式，就可能拥有更多宜居要素。同样，人们有理由相信，其他恒星周围也有大量类似的冰封星球存在。综上所述，银河系或许有几百亿个宜居的冰封世界！

这些令人惊奇的推断似乎表明，科学家已经开始了解木卫二的运作方式了。如果有人

这样想，那就大错特错了。容我唱个反调：从很大程度来说，木卫二仍然是个神秘莫测的巨大冰球。

我们关于木卫二的所有知识几乎都来自美国航空航天局的“伽利略”号木星探测器，它于1 9 9 5年抵达木星。在长达8年的任务中，它携带的望远镜拍摄到了木卫二的大部分，但是这些照片的每个像素涵盖大约1.6千米，实在是太模糊了。今天，最好的火星照片的像素能达到近1米，清晰度相对高多了。霍普金斯应用物理实验室的伊丽莎白·塔特尔承诺说，美国航空航天局即将推出的木卫二探测器的像素也能提高到这个水准。在此之前，想象一下凭借一幅1. 6千米以下什么都看不到的航海图去探索木卫二的情形，你就能理解在探索木卫二的道路上，科学家仍然任重而道远。

此外，行星科学家还不了解地质学（或许应该叫“冰川学”）在冰冻星球上的基本运作方式。因为，冰亦冰，非常冰。美国航空航天局喷气推进实验室的罗伯特· 帕帕拉多负责木卫二探测器的研发，他向我道出了其中的复杂程度。白天，木卫二的表面温度为-1 3 4℃，夜间的最低温度能降到- 2 2 3℃以下，是名副其实的冰雪王国。在这样的环境下，水被视为一种矿物质，而冰的硬度与混凝土大致相当。因此，这些冰的断裂、断层以及粉碎方式都与岩石非常相似。但是，与岩石不同的是，即使冻得非常结实，这些表层冰也可以由固态直接升华为气态。冰冷的物质在黑暗而温暖的区域沸腾，在明亮而寒冷的区域凝固，从而无须借助风雨的作用就能形成千奇百怪的地貌，重塑星球表面的形态。

另外，木卫二上还会发生其他一些稀奇古怪的事情。木星有一个巨大的、强有力的磁

场，能对其卫星产生强大的辐射：日均辐射量为5 0 0雷姆。暴露在这个剂量的辐射下，1小时后人就会感到不舒服，2 4小时后就会因辐射致死。这种强度的辐射可以将任何有机化合物瞬间分解，从而加大了我们寻找生命的难度。同时辐射也会产生各种复杂的化学物质。喷气推进实验室近期进行的一项实验表明，木卫二上条纹的颜色是海盐反射太阳光造成

的。这些化合物与其他各种分子以及由彗星撞击带来的有机矿物质，能随着循环作用返回

至海洋底部。在那里，任何生命形式都可以得到很好的保护，充当生命的能量来源。

如果有外星生命游弋于木卫二的海洋中， 但是没有人能看得到它。那么，它究竟算不算是存在的？

木卫二的冰壳是另一个广袤的神秘之地。帕帕拉多指出，在冰冻的世界里，水在表层之下的深处充当岩浆和热岩的角色，但冰与岩石毕竟不同。高压下的冰温暖而柔软，呈雪泥状，缓慢地流动着。冰壳厚度为1 6千米至2 4千米（实际厚度可能比这个数字大，也可能小，这也是下一步木卫二任务需要探明的神秘内容之一），整个冰壳范围内可能存在一个异常复杂的循环模式。冰壳中存在着由液态水形成的湖泊，湖泊与下层海洋被冰壳隔断开来。因此，表面的喷泉很可能并不直接源于冰下海洋，而是来自这些中转站——湖泊，与南极洲未被开发的沃斯托克湖非常类似。

在这次外行星评审小组会议上，冰的循环这个看似狭窄的话题使人们对木卫二上存在

生命，以及大量此类冰冻世界上存在生命的可能性进行了各种有意思的讨论。乔治亚理工

学院的布兰妮· 施密特对此感到迷惑不解，即地质（冰川）活动是否存在于木卫二的整个冰壳范围内。如果物质无法在表面和海洋之间循环流动，那么木卫二将是一个被密封死的世界，生命将无法从表层获得任何新鲜的化学物质作为食物来源。即使生命可以在这种条件下继续存活，我们也永远不可能看见它们，除非从冰上凿一个巨大的洞。在外行星评审小组会议上，多名研究人员认为，这种情况需要一个着陆器，还有人强烈建议发射撞击球，利用撞击力使木卫二表面变得松散，从而收集可能存在的微生物。

至于木卫二的海洋，其深度可能超出你的想象。正如实验所证实的，如果木卫二表层

的条纹果真是由盐形成的，就表明在富含矿物质的海洋内部，海水之间的相互作用非常强烈。这种互动的能量源于因木卫二内部热量作用而形成的热液口，这些热液口能为木卫二上生命的延续提供能量，就如地球上一样。但是，总的热液量是多少？酸度与盐度是否有

利于生命的存活？那里有多少有机物？科学家用这些富有挑衅意味的问题刁难彼此，却都

给不出答案。

我们什么时候（或者说能否）找出这些问题的答案，很大程度上取决于我们能从木卫二外部看到多少内部世界。外行星评审小组会议上的谈话与大学课堂上关于存在的争论有些相像：如果有外星生命游弋于木卫二的海洋中，但是没有人能看得到它，那么，它究竟算不算是存在的？

木卫二的忠实信徒久久等待着，希望有朝一日新的探索任务能将这些谜团和争论一扫

而光，或者，至少可以用实实在在的数据给争论画上句号。然而，这个等待更像是乐观者与悲观者之间的一场拉锯战。美国航空航天局在1 9 9 9年就通过了木卫二轨道飞行器计划，但该项计划2 0 0 2年即被终止。此后，美国航空航天局又筹备了一项更加雄心勃勃的计划，即发射核动力推进的“木星冰月轨道器”。这项不可思议的计划先是被推迟，最终于2 0 0 6年被终止。尽管欧洲人在自己负责的项目领域中走在了前列，但与欧空局合作的一家合资公司并没有跟上，他们原本计划在2 0 3 0年向木星的另一颗冰冻卫星——木卫三——发射探测器。

外行星评审小组成立于2 0 0 4年，是一个支持冰冻卫星的辩护组织，旨在给予那些冰

冻卫星应有的重视。目前看来，事情的进展还是比较顺利的，国会通过了木卫二探测器项目的资金计划，美国航空航天局已定制了一批设备，并已指定相关科研人员负责。

木卫二探测器可能包括一个着陆器。国会议员和欧空局总干事都对此表示支持。亚当·施特尔茨——负责“好奇”号登陆车的首席工程师——向我保证说，从技术层面来说，设计一款配备有火箭的小型探测器在木卫二实现软着陆并不是件难事。而且，该探测器甚至能在木卫二表面进行钻探，以寻找冰层下未被辐射伤害的任何可能的有机化合物。

外行星评审小组的科研人员遗憾地声称，人们没法看到帅爆的木卫二潜艇，美国航空

航天局曾在其网页“未来使命概念”上展示过这一项目。将探测器下潜到地球上的沃斯托

克湖已是困难重重，何况通过远程遥控在木卫二厚达1 6千米（甚至更厚）的冰层上钻洞去寻找一片未知的海洋。其中的困难我们无法想象，而且美国航空航天局对此项计划的预算也不容乐观。

没关系。如果美国航空航天局当前的木卫二计划将来发布大量关于冰冻世界的运作原

理，以及它们在支持生命方面的相似性的信息，并且结果能如多数科学家所期望的——亦

如我所强烈期盼的，这将会激发人们对土卫六、土卫二，以及木星其他卫星的研究热情。这也将改变人们在其他恒星周围寻找宜居星球的计划。当前，宇航员的精力大都集中在寻找其他类地行星上，但是，这些行动或许一开始就跑偏了。因为宇宙中的大多数生命可能都被安全地锁到了冰层下面，而且大部分无法为外界探测到。

无论木卫二上是否有外星有机物，它都将告诉我们生命可能的形式，以及它们可能存

在的世界的样子。这颗冰冻卫星将有助于治愈科学的岩石星球沙文主义。嗨，你管谁叫台球呢？

科瑞·鲍威尔是《发现》杂志的编辑，是《发现》专栏《在那儿》的撰写者和博主。此外，他还是《美国科学家》的执行编辑。