通過(guò)從內(nèi)部研究這種材料，科學(xué)家們開(kāi)發(fā)未來(lái)的任務(wù)，希望能了解更多木衛(wèi)二海洋可能的可居住性。然而歐羅巴的表面被來(lái)自木星的持續(xù)強(qiáng)烈的輻射轟擊。這種輻射可以破壞或改變輸送到地表的物質(zhì)，使科學(xué)家更難知道它是否真的代表了木衛(wèi)二海洋的條件。當(dāng)科學(xué)家們計(jì)劃即將進(jìn)行的歐羅巴探測(cè)時(shí)，他們已經(jīng)在努力應(yīng)對(duì)許多未知因素：輻射最強(qiáng)烈的地方在哪里？能量粒子的深度是多少？
輻射是如何影響表面和底部的東西的——包括潛在的化學(xué)信號(hào)，或者生物信號(hào)，這可能意味著生命的存在。最近發(fā)表在《自然天文學(xué)》上的一項(xiàng)新的科學(xué)研究，代表了木衛(wèi)二最完整的輻射建模和制圖，并為解開(kāi)這個(gè)謎題提供了關(guān)鍵的線索。主要作者是湯姆·諾德海姆，美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家，加州帕薩迪納。如果我們想了解木衛(wèi)二表面發(fā)生了什么，以及它如何與海底的海洋相連，我們就需要了解輻射。當(dāng)我們檢查從地下上來(lái)的材料時(shí)，我們看到的是什么？這能告訴我們海洋里是什么嗎?還是這些物質(zhì)在被輻射后發(fā)生了什么?
來(lái)自木星的輻射可以破壞木衛(wèi)二表面的分子。來(lái)自歐羅巴海洋的物質(zhì)最終會(huì)被輻射轟擊，可能會(huì)破壞任何生物特征，或者可能暗示生命存在的化學(xué)跡象。圖片：NASA/JPL-Caltech
諾德海姆和他的團(tuán)隊(duì)利用20年前伽利略號(hào)飛越歐羅巴的數(shù)據(jù)，以及美國(guó)宇航局旅行者1號(hào)宇宙飛船的電子測(cè)量數(shù)據(jù)，仔細(xì)觀察了撞擊月球表面的電子。他們發(fā)現(xiàn)輻射劑量因地點(diǎn)而異。最強(qiáng)烈的輻射集中在赤道附近的區(qū)域，而靠近兩極的輻射會(huì)減少。從地圖上看，這些強(qiáng)烈的輻射區(qū)域呈橢圓形，連接在狹窄的兩端，覆蓋了月球的一半以上。
馬里蘭州勞雷爾約翰霍普金斯應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室(Johns Hopkins Applied Physics Laboratory)的合著者克里斯·帕拉納卡斯(Chris Paranicas)說(shuō):這是首次對(duì)歐羅巴表面上每個(gè)點(diǎn)的輻射水平進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)于未來(lái)歐羅巴探測(cè)任務(wù)來(lái)說(shuō)，這是重要的信息。現(xiàn)在，科學(xué)家們知道在哪里可以找到受輻射影響最小的區(qū)域，這可能是由jpl領(lǐng)導(dǎo)的“歐羅巴”號(hào)探測(cè)器(Europa Clipper)的關(guān)鍵信息。
這艘宇宙飛船可能最早于2022年發(fā)射，并將攜帶照相機(jī)、光譜儀、等離子體和雷達(dá)儀器來(lái)研究月球表面的組成、海洋以及被從月球表面噴射出來(lái)的物質(zhì)。在他的新論文中，諾德海姆并沒(méi)有僅僅停留在二維地圖上。他深入研究，測(cè)量輻射穿透地表的深度，建立歐羅巴上最強(qiáng)烈的輻射的三維模型。研究結(jié)果告訴我們，在未來(lái)的歐羅巴著陸器任務(wù)中，科學(xué)家需要挖掘或鉆取多少深度才能找到可能被保存下來(lái)的生物特征。答案是不同的，在最高輻射帶，從4到8英寸(10到20厘米)——在中緯度和高緯度的木衛(wèi)二，到月球兩極的0.4英寸(1厘米)以下。
為了得出這一結(jié)論，諾德海姆測(cè)試了輻射對(duì)氨基酸的影響，這是蛋白質(zhì)的基本組成部分，目的是了解木衛(wèi)二的輻射會(huì)如何影響潛在的生物特征。氨基酸是最簡(jiǎn)單的分子之一，可以作為潛在的生物標(biāo)記。轟擊歐羅巴表面的輻射會(huì)留下指紋：如果我們知道指紋是什么樣子，就能更好地了解任何有機(jī)物的性質(zhì)，以及在未來(lái)的任務(wù)中可能被探測(cè)到的可能的生物特征，無(wú)論是飛過(guò)歐羅巴還是降落在歐羅巴上的航天器。歐羅巴”探測(cè)器的任務(wù)小組正在研究可能的軌道路徑，并提出了穿越“歐羅巴”許多輻射水平較低的地區(qū)的路線。這對(duì)于研究未被輻射指紋嚴(yán)重修飾的潛在的新鮮海洋物質(zhì)來(lái)說(shuō)是個(gè)好消息。
博科園-科學(xué)科普｜參考期刊：Nature Astronomy｜研究來(lái)自：噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室
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