美國宇航局決定在20世紀30年代末研發並成功發射壹個地外生命探測器。
美國宇航局的伽利略飛船攝像頭下的木衛二，其冰冷的外殼下隱藏著壹個巨大的海洋。
(圖源: ? NASA/JPL-Caltech/SETI Institute)
隨著火星生命的探測活動如火如荼地開展，壹些科學家已經在火星上發現太陽系的地外的生命跡象。
天外火星漫遊計劃（ExoMars）將於今年夏天付諸現實：美國宇航局的火星2020探測器（毅力號火星車）和歐洲航天局（ESA）以及俄羅斯國家航天公司（Roscosmos）合作的火星車羅莎琳德·富蘭克林（命名自發現DNA結構的著名科學家Rosalind Franklin）。這兩個六輪探測器都將在火星上尋找古老的生命的跡象，並可能通過美國宇航局的飛船最早在2031年之前將收集和儲存信息的樣本帶回地球。
2020毅力號火星探測車
繼美國宇航局發生漫長的“逐源探尋”運動之後，通過這些探測任務，已經證實了火星在數十億年前是壹個相對溫暖和潮濕的環境，並且河湖密布，壹些研究人員甚至認為火星上曾存在過更廣大的海洋。
2020火星探測車選擇的三個著陸點之壹：火星上液態水 歷史 豐富的傑澤羅隕石坑
這兩個巡遊車的重點任務是在如今已十分幹燥（除壹些周期性的細微變化例外）的火星表面尋找古老微體化石和其他可能存在過的生物特征。其實在太陽系中，有數顆星球的衛星的厚重的冰殼下仍儲藏著大量的液態水。最有趣的兩個是土衛二科恩拉多斯和木衛二歐羅巴，這兩顆衛星的地下水都與其堅硬的巖石內核接觸發生各種復雜的化學反應，為生命的存在提供可能宜居的環境。
許多科學家相信，在恩塞拉杜斯和歐羅巴陰冷的海洋中，很有可能正孕育著微生物形態。關鍵就是要用生命探測機器人以各種方式在其中壹個或者這兩個衛星被冰殼掩埋的海洋中搜尋可能存在的生命跡象。
在舊金山舉行的美國地球物理聯盟(AGU)秋季年會上，美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)的行星保護工程師艾米莉·克龍尼基對太空官網說：“這是‘逐源’探尋活動的巔峰時刻。
向歐羅巴進發
美國國家航空和宇宙航行局(NASA)預計將在2020年中旬執行發射壹個名為歐羅巴的飛船的探測器任務。進入木星的軌道後，飛船將分解成數十個飛行器飛掠歐羅巴，拍攝木衛二的海洋特征及其結冰的表面供詳細研究，並執行其他任務。 (歐洲航天局的木衛冰層 探索 者飛行任務，即JUICE號，還將研究木衛二歐羅巴，以及木衛四卡利斯特和木衛三加尼米德。木星探測器JUICE計劃於2022年發射。）
美國國會指示宇航局開發的地面勘察任務，將為未來著陸器成功登錄打下堅實的基礎。著陸器——目前還只是壹個概念，沒有形成完善的藍圖——它將挖掘並探測木衛二地表大約4英寸（10厘米）以下的生命跡象。美國宇航局官員說，任何生物分子處在這樣的深度時都將被覆蓋的冰層保護免遭宇宙輻射的破壞。（歐羅巴位於木星的輻射帶內，其寒冷的表面會受到快速移動的帶電粒子的沖擊。）
這類生物分子最主要的來源於歐羅巴廣闊的海洋，據科學家估計其水量是地球海洋總和的兩倍。因此，克羅尼基和其他誌同道合的研究人員希望能有壹個生命探測機器人進入這個廣袤陌生的環境——這個機器人或許是在水裏遊泳的“魷魚機器人”，又或者是壹個沿著“冰洋”表面滾動的機器人。
但這並非易事，因為歐羅巴的冰殼如同壹堵堅不可摧的壁壘：科學家認為其冰殼的厚度可能在9英裏到16英裏（15到25公裏）之間，因此此次探測任務不得不使用超強力鉆頭。
美國宇航局啟用歐羅巴地面探測實驗室（SESAME）系統為探測提供先進的技術支持。歐羅巴地面探測實驗室最終設想出壹種核動力“穿透系統”，能夠在三年內鉆孔深度達9英裏。這個鉆頭最重達440磅 （約200公斤），將由著陸器運送到木衛二的大陸表面，該著陸器還可以將挖掘器的工作信息反饋給地球。（雖然在穿透任務完成之前生命探測工作都將被擱置，但 探索 海洋依然是主要目標。）
歐羅巴地面探測系統還開始支持加州理工噴氣推進實驗室、格魯吉亞理工學院、約翰·霍普金斯大學以及斯通航空航天公司和蜜蜂機器人公司的研究工作，這些組織的研究人員正在研究穿甲設計和與這類技術相關的更大的項目合作。
約翰·霍普金斯建議，這項技術的開發重點圍繞穿透器-著陸器聯合通信策略。據此蜜蜂公司紐約總部正在開發壹種潛水加熱生命探測器（SLUSH）的混合鉆系統，即使用熱能和機械手段來切割冰層。
蜜蜂集團的代表在壹篇關於潛水加熱生命探測器的文章中描述道：“潛水加熱生命探測器利用機械鉆頭破壞冰層結構並熔化壹部分碎片，便於後續探針能有效地運輸探測材料。” “被融化為液體形態的冰體僅少量被凍結，從而極大的減少了融化整個冰體所需的能量。”
蜜蜂勘探技術集團的董事克裏斯·紮克尼(Kris Zacny)表示，加熱系統既是為探測歐羅巴所設計的鉆探方案，同時也是他們要解決的問題。
紮克尼和其他蜜蜂的工作人員在美國地球物理聯盟（AGU）上對太空網（Space.com）介紹了他們公司的各種鉆探技術，並說：“最大的問題是機器發熱，如果不以某種方式排出熱量，鉆頭就會過熱。
與此同時，還潛在著其他難題。例如當鉆頭深入到壹定距離時，鉆頭和著陸器之間可能很難維持通信。 許多研究人員認為，歐羅巴的冰殼是壹個動態的環境——壹種活躍的冰面板塊構造——因此壹英裏的繩索在冰殼下很可能會被剪斷。 據此，加州理工噴氣推進實驗室的湯姆·科威克在美國地球物理聯盟的演示中指出，他們的研究人員正在研發出能在鉆頭後部設計壹個能使其有效深入地下的調整儀。
此外，穿透器和海洋 探索 機器人的殺菌工作是至關重要的，這是為了讓來自地球上可能適應這種生存環境微生物在此繁殖帶來的生化汙染的可能性降到最低。考慮到硬件的復雜性，滅菌的工作實現起來將會很困難。 (雖然說艱難，但並非是不能實現的，克羅尼基強調說，這部分任務是整個 探索 任務至關重要的壹點，絕非兒戲。）
在加州理工噴氣推進實驗室與歐羅巴地面探測的聯合調查人員山姆·豪厄爾說，攻堅 探索 歐羅巴海洋中的所有問題，本身就是壹種潛在於困難中的任務。
豪厄爾在美國地球物理聯盟上對太空網（Space.com）說：“探測海洋對我們最大的挑戰，就是面對失敗帶來的嘲諷。”
豪厄爾說，至少再過10至15年，可能大多數重要的穿透技術還沒被制造出來。因此克羅尼基說，美國宇航局決定在20世紀30年代末研發出壹款用於成功實現歐羅巴海洋探測器的登錄及其執行任務，她還說，他們對此持樂觀態度，並援引了在土星的大衛星土衛六上采取蜻蜓無人機飛行任務作為該機構自願承擔此次風險的證據。 (值得壹提的是，土衛六的地下似乎也埋藏著壹片液態水海洋，這顆大衛星的地表上還覆蓋了碳氫化合物構造層。）
豪厄爾說，承擔歐羅巴海洋飛行任務所固有的風險的意義非同小可，他把認為這個項目“幾乎是壹種義務”。
“我們同樣擁有 探索 未來生命的責任，”他說。
土衛二的探測活動
對歐羅巴探測任務中的壹些策略也同樣適用於勘探土衛二，好在土星衛星的海洋可能比歐羅巴更容易接近。
土衛二上的冰晶噴射活動
（圖源：?NASA/JPL/Space Science Institute）
恩塞拉杜斯的南極留下很多巨大的“老虎紋”裂隙，裂縫中噴射出很多間歇噴泉和有機化合物等物質。這些劇烈而多發的間歇噴泉制造出的羽狀噴射物，構成了土星的E環。
間歇噴泉的中的成分極有可能來自恩塞拉杜斯的內部海洋，老虎條紋可能是探測器進入水中的壹個敲門磚，因此不需要鉆過幾英裏的冰層。 壹些科學家和工程師正在開發利用這個方便的地表噴射口直接進入內部的技術。
例如，噴氣推進實驗室的壹個小組正在研究壹種太空生物勘測器(EELS)，這是壹種自主的、長13英尺（4米）的蛇形機器人，它將沿著虎紋裂縫盤旋而入，直到深入液態水層。 研究人員在壹份美國地球物理聯盟報告中解釋說，太空生物勘測器將由壹根長繩索連接地面著陸器，為海洋探測器提供動力。
恩塞拉杜斯上的間歇噴泉盆地
（圖源：?NASA/JPL/Space Science Institute）
噴氣推進實驗室的壹項內部研究設想了壹個更宏偉的總體任務，太空生物勘測器和著陸器只是其中壹部分，總體任務還包括了壹個熔體探測器和壹個將數據從地面飛行器傳回地球的恩塞拉杜斯軌道器。
加州理工噴氣推進實驗室的傑森 霍夫加特納和他的同事在美國地球物理聯盟（AGU）的另壹項研究中寫道：“在恩塞拉杜斯表面、冰殼內和地下海洋尋找地外生命，是唯壹的壹個的旗艦級任務，也可能是未來十年天體生物學研究史上最好的時機。（旗艦飛船是美國宇航局最重量級飛行任務，用於行星 探索 的旗艦飛船如好奇號火星探測器和發現了恩塞拉杜斯的虎紋的卡西尼土星探測器，價格壹般超過10億美元)。
即使美國宇航局最終沒有批準這項任務。但事實上，卡西尼號曾多次穿過恩塞拉杜斯的羽狀噴射物，因此通過間歇噴泉間接提供的海洋信息的方法，未來的尋命探測器也可以這樣做。（卡西尼號的長期任務結束於2017年9月，但它沒有能力搜索生物信號。）
盡管美國航天局尚未對齊采取任何開發措施，壹些研究小組早前已曾提出恩塞拉杜斯羽狀噴射物的采樣任務。而同樣的情況也發生在歐羅巴上，它似乎也有類似的羽狀噴射物。然而，歐羅巴上的間歇噴泉的活動似乎比恩塞拉杜斯推測的要弱得多，也更短暫，因為恩塞拉杜斯的強大噴泉沒有壹刻停息。
歐羅巴飛船小組的成員表示，如果這個策略有效，他們將以穿越歐羅巴的羽流飛行為目標。 而且，此次任務的相關科學家說，盡管飛船不必執行尋找生命的任務，但是如果找到合適的機會，盡管微乎其微，探測器可以檢測羽狀噴射物中的生物特征。
作者: Mike Wall
FY: Historianaturalis
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