2024 年 10 月 14 日
- NASA 旗艦任務 Europa Clipper 計劃於 2024 年 10 月 14 日下午 6:06（歐洲中部夏令時間）從卡納維拉爾角發射到木星系統。
- 它將於 2030 年抵達，並在 2034 年之前對冰冷的衛星木衛二進行 49 次飛越。
- 德國航空航天中心（DLR）參與了十項實驗中的兩項。
- Europa Clipper 完美補充了 ESA 將於 2023 年啟動的 JUICE 任務
- 焦點：太空旅行、行星研究、冰冷衛星、尋找宜居帶
太陽系中幾乎沒有其他衛星能像木衛二一樣具有如此魅力，它是氣態行星木星的四顆大型衛星之一。周圍是明亮、閃閃發光的冰殼，人們相信，在溫度約為攝氏-160度的地表之下，有一個100至150公里深的海洋，所含的水量可能比地球上所有海洋的水量總和還要多。美國太空總署的歐羅巴快艇計劃於 10 月 14 日下午 6 點（歐洲中部夏令時間）發射，這將確認歐羅巴冰蓋下的海洋，並對這個奇異的天體有更多的了解。也許甚至可以觀察到活躍的低溫或冰火山活動。德國航空航天中心（DLR）和行星研究所在科學上參與了這項任務。
歐羅巴快艇是歐洲太空總署ESA 的JUICE（木星冰衛星探索者）任務的完美補充，該任務於2023 年4 月發射，將從2031 年開始檢查木星的大衛星，但其重點是探索冰衛星木衛三，它也有更深的衛星懷疑是在地表下的海洋。
測量數據和模型表明，地球月球大小的木衛二的水並沒有在冰殼下凍結。儘管距離太陽很遠——歐洲只接收到地球約百分之四的太陽能——而且歐羅巴的天體尺寸相對較小，但幾乎可以肯定，在冰殼和岩石地幔之間存在著一個強大的海洋。毫無疑問，木衛二冰殼下存在海洋，但行星研究也希望一勞永逸地消除這一點。 ”）是否從地表開始。木星對木衛二施加的潮汐力可能會導致冰殼下的海洋與木衛二表面之間的動態交換。海水通過冰的裂縫流到表面，並在那裡迅速凍結。
地殼下的海洋裡有生命嗎？
更重要的是：這個地殼下海洋的水可以流過下面的岩石地幔，這些岩石地幔因放射性元素的衰變而被加熱，並可以溶解那裡的礦物質。然後這些「鹹水」被沖回海洋，類似於陸地海洋中的「黑煙囪」。正如我們從地球上所知道的那樣，這使得它富含礦物質。月球的潮汐變形導致表面的冰破裂，使得鹹水透過裂縫滲透到冰表面。裂縫隨即再次凍結。在這種低溫或冰火山作用期間沉澱和沈積的礦物鹽已通過光譜檢測到。
溫度和化學條件可能在全球海洋層中盛行，就像三十億年前在地球海洋中盛行一樣，當時地球上的生命可能起源於地球海洋底部的暖水流。歐洲冰殼下的海洋很可能是一個“宜居帶”，一個適合生命的世界，其中簡單生命形式的存在是可以想像的。歐羅巴快艇還旨在找出它是否實際上含有更複雜的有機含碳分子作為生命形式的前身。有研究表明，木衛二的地殼下海洋存在的時間甚至比地球海洋的存在還要長。
2030年至2034年歐羅巴研究
發射後，重量超過六噸的探測器將首先在內太陽系繞兩圈，分別於2025年2月28日在火星和2026年2月2日在地球上進行所謂的重力輔助機動，類似於JUICE 任務的速度如此之快，以至於在2030 年4 月11 日，經過近30 億公里的旅行後，它將到達距離太陽近8 億公里的木星系統。一旦到達那裡，歐羅巴快艇將繞著木星運行，並首先完成對木星最大衛星木衛三的三次近距離飛越。這意味著可以改變軌道以實現計劃中的 49 次近距離飛越歐洲。
每次飛越時，探測器都會在木星附近的危險輻射區停留不到一個地球日，然後再次移至輻射較少的區域。調查將每兩到三週重複一次這個過程。歐羅巴快艇上有九台科學儀器和一個使用電信系統的重力實驗。所有科學儀器將在每次通過時同時工作。
十項實驗將審視歐羅巴
DLR 與 Dr.豪克·胡斯曼和博士。柏林行星研究所的安娜-卡塔利娜·普萊薩以科學的方式參與了這項任務。雷達實驗 REASON（歐羅巴評估和探測雷達：海洋到近地表）的科學團隊正在嘗試使用高頻（HF，3-30 兆赫）和甚高頻（300 兆赫至 3 千兆赫，VHF） ）雷達波直接進入冰冷的外殼看歐羅巴。據認為，冰殼可能只有 10 到 20 公里厚，有些地方只有幾公里厚，下面是海洋。 REASON 發出無線電波，這些無線電波會被冰下的結構反射。儀器測量波浪的傳播時間、強度和頻率。這可以確認可疑的海洋，推斷冰的厚度及其內部結構，甚至可能在冰中找到與地表和海洋相連的水體。德勒斯登工業大學也參與了 REASON。
德國航太中心也科學地參與了「重力/無線電科學」（G/RS）實驗。木衛二快艇在距離木星不同距離處穿過木衛二的重力場。 G/RS 研究探測器每次飛越時軌道如何因木衛二重力而改變。這使得了解月球如何變形成為可能，從而提供有關木衛二內部結構的資訊。在重力實驗期間，地球上的無線電天線會向木衛二快艇發送無線電訊號。然後航天器以完全相同的頻率將訊號發送回地球。當衛星在木衛二飛越期間加速或減速時，木衛二的重力會將訊號的頻率改變為更長和更短的波長，即「多普勒頻移」。這提供了有關探測器運動的信息，從而提供了有關木衛二重力場的信息。理想情況下，您可以了解海洋有多深。
Europa Clipper 上還配備了可見光和近紅外線相機、測量溫度並可以識別最近洩漏到表面的溫暖水等熱紅外線儀器，以及用於測定化學和礦物學的紫外線和紅外線光譜儀。還有磁力計、等離子體儀器、質譜儀和灰塵探測器，可以測量隕石或來自海洋的冰粒拋入太空的微小顆粒；柏林自由大學參與了這項實驗。
木星的衛星歐羅巴
1610 年 1 月，伽利略·伽利雷和安斯巴赫天文學家西蒙·馬呂斯幾乎同時發現了歐羅巴。兩人在一月份連續兩個晴朗的夜晚都發現了在阿爾卑斯山北部和南部圍繞木星運行的四顆衛星。伽利略立即發表了他的觀察結果，馬呂斯則延遲了一段時間才發表。四顆衛星（從內到外）木衛一、木衛二、木衛三和木衛四後來被稱為「伽利略衛星」。木衛二的直徑為 3,122 公里，幾乎與月球大小相同。到 2024 年，將有 95 顆已知的衛星繞著木星運行。
歐羅巴這個名字——包括我們的大陸——來自希臘神話。眾神之父宙斯愛上了國王阿革諾耳和他的妻子忒勒法薩的女兒。宙斯變成一頭公牛，背著歐羅巴來到克里特島。
1979 年，美國太空總署的兩個太空探測器航行者一號和二號飛越時，首次以詳細圖像顯示了伽利略衛星。當到達木衛二時，人們立即註意到冰殼上幾乎沒有撞擊坑。這意味著它的表面非常年輕，而且正如今天看來，並沒有長期暴露在小行星的轟擊之下。
在伽利略太空探測器的幾次飛越（1995-2003）的圖像中，還可以看到無數的裂縫和狹長的山脊，水可能通過這些裂縫從底土到達地表，並立即在那裡凍結，從而更新了地表。攝影地質研究、地球物理模型以及海洋中木星感應磁場及其電離鹽離子的證據得出這樣的結論：冰層下方可能存在深達一百公里或更深的海洋。
由於木星對距離雲層僅 60 萬公里的月球施加了巨大的潮汐力，以及與鄰近衛星木衛三和木衛一的額外共振效應，木衛二在繞木星運行時發生了強烈變形。月球地殼在其軌道上升降高達 60 米，可以說，整個月球體都在震動，因此水不會結冰（或至少不會完全結冰，即使在離太陽這麼遠的地方）討論了相對較小的歐羅巴天體（水和冰的混合物），同時更深地函的岩石被加熱
歐羅巴面向木星一側的引力比背向木星一側的引力更大。同時，木衛二的軌道是橢圓形的，因此月球與木星的距離也各不相同。由於重力的強度是距離的平方反比，因此木衛二距離木星越近，月球近側和遠側之間的重力差異就越大。結果，木衛二的球形形狀在接近木星時變形為更細長的物體，並在遠離木星時再次變得更加“球形”。當木衛二改變形狀時，內部會產生摩擦熱，同時它的重力場也會改變——這是可以測量的。
[照片]
(A) 美國太空總署在木星衛星歐羅巴上執行歐羅巴快艇任務
這張藝術印象圖展示了美國太空總署 (NASA) 的歐羅巴快艇 (Europa Clipper) 太空船於 2024 年 10 月 14 日出發前往木星系統，目標是在 2030 年抵達木星系統。到 2034 年，太空船將進入木星軌道，對木衛二進行詳細研究。木衛二這個世界有強有力的證據顯示其冰冷的地殼下存在液態水海洋，這可能為生命提供有利的條件。名義上的任務要求在地表 2700 公里至 25 公里的高度飛越歐洲 49 次。德國航天中心在科學上參與了歐羅巴快艇。
(B) 歐羅巴快艇任務的最後發射準備工作
工程師們在位於南加州的美國太空總署噴射推進實驗室歷史悠久的太空船組裝設施中，正在建造美國太空總署歐羅巴快艇的高聳主體。該航天器的核心高 3 米，寬 1.5 米，將成為該設施 High Bay 1 潔淨室中的焦點，該航天器將於 2024 年 10 月發射到木星的衛星木衛二。船上有九台科學儀器，還有一個調查歐羅巴重力場的實驗。這十個實驗將收集有關月球大氣、表面和內部的數據。
(C) 木星衛星歐羅巴不同顏色的冰塊
這幅藝術作品展示了從木星衛星歐羅巴表面（溫度約為攝氏 -170 度）朝向木星的模擬視圖。前景是木衛二可能崎嶇不平、佈滿冰雪的表面，其中散佈著紅棕色區域。這些鹽可能來自木星衛星內部的海洋並到達表面。
(D) 神秘的木星衛星歐羅巴
在這張新編輯的彩色視圖中，我們可以看到木星冰冷的衛星歐羅巴神秘而迷人的表面，該視圖是根據 20 世紀 90 年代末美國宇航局伽利略號航天器的圖像創建的。圖像馬賽克顯示了歐洲地表地質的多樣性。長而線性的裂縫和山脊橫貫地表，其間穿插著斷裂地形的區域，這些區域的表面冰殼已破裂並以新的模式重新凍結。呈現藍色或白色的區域含有相對純淨的水冰，而微紅色和棕色區域則含有較高濃度的非冰成分。影像比例為每像素 1.6 公里。木衛二的大小幾乎與地球的月球完全相同。北在圖中的右側。
(E) 歐洲的貝殼結構及其水海洋
木星的衛星歐羅巴比地球的衛星稍小，但其液態水含量可能是地球所有海洋總和的兩倍以上。科學家認為木衛二冰冷的表面下有一個全球性的鹹水海洋，深度可能有 60 到 150 公里。在更深處，可能存在岩石地函和金屬核心。美國太空總署的歐羅巴快艇太空船將詳細研究木衛二的內部結構，該太空船將繞木星運行並飛越月球49 次：歐羅巴快艇的三個主要科學目標是確定月球冰殼的厚度及其與底層的相互作用海洋，研究其組成及其地質特徵。
(F) 歐洲前 200 公里可能出現的情況
先前木星探測器的數據有充分證據表明，在木星衛星歐羅巴冰冷的表面下存在著一個鹹水海洋，其液態水含量可能是地球所有海洋總和的兩倍以上。這位藝術家的概念圖（未按比例）展示了歐洲 200 公里頂部的樣子：頂部有冰殼，表面可能有類似間歇泉的噴發；深層的全球水層；在火山加熱的岩幔下面，海底可能有熱液噴口。
(G) 歐羅巴上的「混亂區域」科納馬拉混亂
該圖顯示了木星衛星歐羅巴科納馬拉混沌區域的一部分。引人注目的是鋸齒狀的冰殼和“冰山”，這些“冰山”嵌入在負160度的冰基質中，但保留了早期的動態。該圖像還顯示了表面顏色和冰結構的相互作用。白色和藍色勾畫出了被冰粒細塵覆蓋的區域，這些冰粒是在位於以南約 1,000 公里處的普爾隕石坑（直徑 26 公里）形成過程中噴射出來的。在其他地方，地表呈紅棕色，這是由礦物雜質造成的，這些礦物雜質可能是由地殼破裂和暫時打開過程中釋放的水蒸氣攜帶和擴散的。冰面原本的顏色很可能是深藍色。此影像中的顏色已進行對比度增強，以便更好地表示。北站起來了此影像所涵蓋的區域約為 70 x 30 公里，是 1997 年 NASA 伽利略號太空船資料的拼接圖。
(H) 「水」作為歐羅巴快艇上的藝術品
NASA 的 Europa Clipper 太空船將於 2024 年 10 月發射到木星的衛星木衛二時攜帶特殊資訊。月球的冰殼下面有明顯的海洋證據。三角形金屬板將紀念與地球的這種連結。該板尺寸約為 18 x 28 厘米，由鉭製成。它的兩面都刻有圖案，並封閉了探頭電子室中的一個開口。該板的波形是 103 種語言中「水」一詞形成的聲波的直觀表示。波形源自代表美國手語水符號的符號。盤子的另一面展示了美國詩人阿達·利蒙 (Ada Limón) 為歐洲寫的一首詩，可以在此處訪問。