冰凍王國的召喚

科瑞?鮑威爾

我曾見識過空間探索的未來，它看起來就像一只布滿褐色條紋的臺球。我說的是歐羅巴——木衛(wèi)二，它是木星的第四大衛(wèi)星，直徑3 1 2 2千米，顏色近乎白色，表面極其光滑。這個謎一樣的星球在許多方面都與地球完全相反。同時，這里是尋找外星生命的理想場所之一。以上這兩句聽起來相互矛盾的描述很可能會讓你覺得不可思議，可事實就是如此。木衛(wèi)二有可能成為太陽系最重要的世界的原因，就暗藏于此。

木衛(wèi)二的神秘之處，字面理解起來就是“非地球的”：這是一個由冰雪雕刻的世界，不像地球是由巖石雕刻而成。在這里，冰質(zhì)地殼取代了漂移的大陸，咸水海洋取代了地球地幔，蒸汽噴泉取代了火山。表面的條紋有可能是海洋物質(zhì)溢出斷裂冰層所致，與地球上的海脊有著相似的效果。

以地球視角來看，木衛(wèi)二的構(gòu)造錯得離譜：堅硬的外殼在上，流動的水源在下。但從是否存在外星生命的角度來說，這樣的安排也許是極好的。在它堅硬的外殼下，木衛(wèi)二的液態(tài)水含量是地球上所有海洋總水量的2倍。天體生物學(xué)家通常將水視為生命的第一要素，而木衛(wèi)二上的水源足夠多了。冰線以下的環(huán)境可能與南極冰蓋底部類似，而且，在木衛(wèi)二深埋于冰層下的海洋底部，可能有一個活躍的熱液噴口。在地球上，這些地方都是生命繁衍生息的活躍場所。

這些冰冷的物質(zhì)無須借助風(fēng)雨的作用就可以形成千奇百怪的侵蝕地貌， 重塑星球表面的形態(tài)。

玄之又玄的是，木衛(wèi)二的水有時候會從堅硬的冰層中逃逸而出。2 0 1 3年年底， 哈勃空間望遠鏡記錄下了木衛(wèi)二南極附近一次巨大的霧汽噴發(fā)現(xiàn)象。這次探測證實并發(fā)展了早期關(guān)于木衛(wèi)二之所以如此生機勃勃的觀點。木衛(wèi)二繞木星的運轉(zhuǎn)軌道略呈橢圓形，在木星強大的重力作用下，木衛(wèi)二時而被擠壓，時而被拉伸。這種屈伸會在木衛(wèi)二內(nèi)部產(chǎn)生強大的摩擦，從而產(chǎn)生足夠的熱量，在木衛(wèi)二冰冷而堅硬的外殼下形成一片溫暖的海洋。噴泉的存在也表明，處處受擠壓的木衛(wèi)二的裂縫會定期打開和閉合，從而使深藏在底部的海水形成間歇性噴泉。

如果間歇性噴泉是從地殼一路噴薄而出的話，里面應(yīng)該能找到海洋生命的蹤跡。而且，如果噴泉噴射的高度足夠高的話，將來的飛船就能正好從中穿過，一探里面是否含有生物或者化學(xué)物質(zhì)。

這下你就能明白在美國航空航天局艾姆斯研究中心2 0 1 4年2月召開的外行星評審小組會議上，參會人員感到眼花繚亂的原因了。該活動是一個討論冰凍世界的定期論壇，全稱為外行星評審小組，簡稱OPAG。這里臥虎藏龍，高手云集，有的是外行星生命的篤信者，有的是電腦高手，他們分享最新的科技成果，討論各種奇思妙想，探討宇宙開發(fā)的戰(zhàn)略

部署。每獲得一點新數(shù)據(jù)，他們的信心就增加一點，更加堅定地認為木衛(wèi)二才是尋找外星生命的最佳星球，而不是火星。在木衛(wèi)二上發(fā)現(xiàn)噴泉讓他們著實興奮了一把。當瑞典皇家理工學(xué)院的勞倫茲· 羅斯在電話那頭報告關(guān)于這類噴泉噴發(fā)的最新研究時，人們都屏氣凝神，熱切地仔細聆聽著。（可惜最近沒有此類噴泉噴發(fā)，唉，真不走運！）。

外行星評審小組會議上另一條同樣具有轟動效應(yīng)的消息， 是5個月前發(fā)布的一項最新發(fā)現(xiàn)：木衛(wèi)二上有板塊構(gòu)造。這點與地球類似，而我們已知的其他任何星球都不具備這一點。板塊構(gòu)造描述的是地殼的移動，以及地表構(gòu)成物進出地核的循環(huán)過程。約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實驗室的路易斯· 普羅特克是木衛(wèi)二上此類活動的發(fā)現(xiàn)者之一，他們是通過精心修復(fù)“伽利略”號在1 9 9 5年至2 0 0 3年繞木星飛行過程中拍攝的木衛(wèi)二的老照片

發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)象的。

正如普羅特克在會議上向我解釋的那樣，移動的地殼可以成就兩項非常重要的事情：它裹挾著地表冰層，連同在陽光下形成的所有化合物，一路下潛到黑暗的海洋深處，這些化學(xué)物質(zhì)可以為海洋生物提供重要的營養(yǎng)物質(zhì)；此外，地殼運動還可以將海底物質(zhì)帶上地表，這樣探測器就能在地表看到木衛(wèi)二海洋的蹤跡，而無須進行鉆探。

在這些新發(fā)現(xiàn)的鼓舞下，人們對木衛(wèi)二的狂熱已超過了外行星評審小組會議。例如，

2 0 1 4年6月，美國航空航天局就宣布已開始研發(fā)造訪木衛(wèi)二的探測器，并將于2 0 2 0年后發(fā)射升空，對木衛(wèi)二做進一步研究。此項探索計劃如果成功，就可以將木衛(wèi)二不可思議的冰與海洋的世界展現(xiàn)給世人。同時，還能幫助科學(xué)家進一步了解此類冰凍世界的總體情況。冰封的衛(wèi)星、矮行星、巨大的小行星，這些都是廣袤的太陽系外層空間的標配，如果它們能復(fù)制木衛(wèi)二的模式，就可能擁有更多宜居要素。同樣，人們有理由相信，其他恒星周圍也有大量類似的冰封星球存在。綜上所述，銀河系或許有幾百億個宜居的冰封世界！

這些令人驚奇的推斷似乎表明，科學(xué)家已經(jīng)開始了解木衛(wèi)二的運作方式了。如果有人

這樣想，那就大錯特錯了。容我唱個反調(diào)：從很大程度來說，木衛(wèi)二仍然是個神秘莫測的巨大冰球。

我們關(guān)于木衛(wèi)二的所有知識幾乎都來自美國航空航天局的“伽利略”號木星探測器，它于1 9 9 5年抵達木星。在長達8年的任務(wù)中，它攜帶的望遠鏡拍攝到了木衛(wèi)二的大部分，但是這些照片的每個像素涵蓋大約1.6千米，實在是太模糊了。今天，最好的火星照片的像素能達到近1米，清晰度相對高多了。霍普金斯應(yīng)用物理實驗室的伊麗莎白·塔特爾承諾說，美國航空航天局即將推出的木衛(wèi)二探測器的像素也能提高到這個水準。在此之前，想象一下憑借一幅1. 6千米以下什么都看不到的航海圖去探索木衛(wèi)二的情形，你就能理解在探索木衛(wèi)二的道路上，科學(xué)家仍然任重而道遠。

此外，行星科學(xué)家還不了解地質(zhì)學(xué)（或許應(yīng)該叫“冰川學(xué)”）在冰凍星球上的基本運作方式。因為，冰亦冰，非常冰。美國航空航天局噴氣推進實驗室的羅伯特· 帕帕拉多負責(zé)木衛(wèi)二探測器的研發(fā)，他向我道出了其中的復(fù)雜程度。白天，木衛(wèi)二的表面溫度為-1 3 4℃，夜間的最低溫度能降到- 2 2 3℃以下，是名副其實的冰雪王國。在這樣的環(huán)境下，水被視為一種礦物質(zhì)，而冰的硬度與混凝土大致相當。因此，這些冰的斷裂、斷層以及粉碎方式都與巖石非常相似。但是，與巖石不同的是，即使凍得非常結(jié)實，這些表層冰也可以由固態(tài)直接升華為氣態(tài)。冰冷的物質(zhì)在黑暗而溫暖的區(qū)域沸騰，在明亮而寒冷的區(qū)域凝固，從而無須借助風(fēng)雨的作用就能形成千奇百怪的地貌，重塑星球表面的形態(tài)。

另外，木衛(wèi)二上還會發(fā)生其他一些稀奇古怪的事情。木星有一個巨大的、強有力的磁

場，能對其衛(wèi)星產(chǎn)生強大的輻射：日均輻射量為5 0 0雷姆。暴露在這個劑量的輻射下，1小時后人就會感到不舒服，2 4小時后就會因輻射致死。這種強度的輻射可以將任何有機化合物瞬間分解，從而加大了我們尋找生命的難度。同時輻射也會產(chǎn)生各種復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)。噴氣推進實驗室近期進行的一項實驗表明，木衛(wèi)二上條紋的顏色是海鹽反射太陽光造成

的。這些化合物與其他各種分子以及由彗星撞擊帶來的有機礦物質(zhì)，能隨著循環(huán)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護，充當生命的能量來源。

如果有外星生命游弋于木衛(wèi)二的海洋中， 但是沒有人能看得到它。那么，它究竟算不算是存在的？

木衛(wèi)二的冰殼是另一個廣袤的神秘之地。帕帕拉多指出，在冰凍的世界里，水在表層之下的深處充當巖漿和熱巖的角色，但冰與巖石畢竟不同。高壓下的冰溫暖而柔軟，呈雪泥狀，緩慢地流動著。冰殼厚度為1 6千米至2 4千米（實際厚度可能比這個數(shù)字大，也可能小，這也是下一步木衛(wèi)二任務(wù)需要探明的神秘內(nèi)容之一），整個冰殼范圍內(nèi)可能存在一個異常復(fù)雜的循環(huán)模式。冰殼中存在著由液態(tài)水形成的湖泊，湖泊與下層海洋被冰殼隔斷開來。因此，表面的噴泉很可能并不直接源于冰下海洋，而是來自這些中轉(zhuǎn)站——湖泊，與南極洲未被開發(fā)的沃斯托克湖非常類似。

在這次外行星評審小組會議上，冰的循環(huán)這個看似狹窄的話題使人們對木衛(wèi)二上存在

生命，以及大量此類冰凍世界上存在生命的可能性進行了各種有意思的討論。喬治亞理工

學(xué)院的布蘭妮· 施密特對此感到迷惑不解，即地質(zhì)（冰川）活動是否存在于木衛(wèi)二的整個冰殼范圍內(nèi)。如果物質(zhì)無法在表面和海洋之間循環(huán)流動，那么木衛(wèi)二將是一個被密封死的世界，生命將無法從表層獲得任何新鮮的化學(xué)物質(zhì)作為食物來源。即使生命可以在這種條件下繼續(xù)存活，我們也永遠不可能看見它們，除非從冰上鑿一個巨大的洞。在外行星評審小組會議上，多名研究人員認為，這種情況需要一個著陸器，還有人強烈建議發(fā)射撞擊球，利用撞擊力使木衛(wèi)二表面變得松散，從而收集可能存在的微生物。

至于木衛(wèi)二的海洋，其深度可能超出你的想象。正如實驗所證實的，如果木衛(wèi)二表層

的條紋果真是由鹽形成的，就表明在富含礦物質(zhì)的海洋內(nèi)部，海水之間的相互作用非常強烈。這種互動的能量源于因木衛(wèi)二內(nèi)部熱量作用而形成的熱液口，這些熱液口能為木衛(wèi)二上生命的延續(xù)提供能量，就如地球上一樣。但是，總的熱液量是多少？酸度與鹽度是否有

利于生命的存活？那里有多少有機物？科學(xué)家用這些富有挑釁意味的問題刁難彼此，卻都

給不出答案。

我們什么時候（或者說能否）找出這些問題的答案，很大程度上取決于我們能從木衛(wèi)二外部看到多少內(nèi)部世界。外行星評審小組會議上的談話與大學(xué)課堂上關(guān)于存在的爭論有些相像：如果有外星生命游弋于木衛(wèi)二的海洋中，但是沒有人能看得到它，那么，它究竟算不算是存在的？

木衛(wèi)二的忠實信徒久久等待著，希望有朝一日新的探索任務(wù)能將這些謎團和爭論一掃

而光，或者，至少可以用實實在在的數(shù)據(jù)給爭論畫上句號。然而，這個等待更像是樂觀者與悲觀者之間的一場拉鋸戰(zhàn)。美國航空航天局在1 9 9 9年就通過了木衛(wèi)二軌道飛行器計劃，但該項計劃2 0 0 2年即被終止。此后，美國航空航天局又籌備了一項更加雄心勃勃的計劃，即發(fā)射核動力推進的“木星冰月軌道器”。這項不可思議的計劃先是被推遲，最終于2 0 0 6年被終止。盡管歐洲人在自己負責(zé)的項目領(lǐng)域中走在了前列，但與歐空局合作的一家合資公司并沒有跟上，他們原本計劃在2 0 3 0年向木星的另一顆冰凍衛(wèi)星——木衛(wèi)三——發(fā)射探測器。

外行星評審小組成立于2 0 0 4年，是一個支持冰凍衛(wèi)星的辯護組織，旨在給予那些冰

凍衛(wèi)星應(yīng)有的重視。目前看來，事情的進展還是比較順利的，國會通過了木衛(wèi)二探測器項目的資金計劃，美國航空航天局已定制了一批設(shè)備，并已指定相關(guān)科研人員負責(zé)。

木衛(wèi)二探測器可能包括一個著陸器。國會議員和歐空局總干事都對此表示支持。亞當·施特爾茨——負責(zé)“好奇”號登陸車的首席工程師——向我保證說，從技術(shù)層面來說，設(shè)計一款配備有火箭的小型探測器在木衛(wèi)二實現(xiàn)軟著陸并不是件難事。而且，該探測器甚至能在木衛(wèi)二表面進行鉆探，以尋找冰層下未被輻射傷害的任何可能的有機化合物。

外行星評審小組的科研人員遺憾地聲稱，人們沒法看到帥爆的木衛(wèi)二潛艇，美國航空

航天局曾在其網(wǎng)頁“未來使命概念”上展示過這一項目。將探測器下潛到地球上的沃斯托

克湖已是困難重重，何況通過遠程遙控在木衛(wèi)二厚達1 6千米（甚至更厚）的冰層上鉆洞去尋找一片未知的海洋。其中的困難我們無法想象，而且美國航空航天局對此項計劃的預(yù)算也不容樂觀。

沒關(guān)系。如果美國航空航天局當前的木衛(wèi)二計劃將來發(fā)布大量關(guān)于冰凍世界的運作原

理，以及它們在支持生命方面的相似性的信息，并且結(jié)果能如多數(shù)科學(xué)家所期望的——亦

如我所強烈期盼的，這將會激發(fā)人們對土衛(wèi)六、土衛(wèi)二，以及木星其他衛(wèi)星的研究熱情。這也將改變?nèi)藗冊谄渌阈侵車鷮ふ乙司有乔虻挠媱?。當前，宇航員的精力大都集中在尋找其他類地行星上，但是，這些行動或許一開始就跑偏了。因為宇宙中的大多數(shù)生命可能都被安全地鎖到了冰層下面，而且大部分無法為外界探測到。

無論木衛(wèi)二上是否有外星有機物，它都將告訴我們生命可能的形式，以及它們可能存

在的世界的樣子。這顆冰凍衛(wèi)星將有助于治愈科學(xué)的巖石星球沙文主義。嗨，你管誰叫臺球呢？

科瑞·鮑威爾是《發(fā)現(xiàn)》雜志的編輯，是《發(fā)現(xiàn)》專欄《在那兒》的撰寫者和博主。此外，他還是《美國科學(xué)家》的執(zhí)行編輯。