作者：纳迪娅·德雷克

　　木卫二是一颗冰封的木星卫星，也是太阳系内最有希望孕育地外生命的地方。科学家推测，木卫二的冰层下可能藏着一片覆盖整个卫星的咸水海洋，其中蕴含着孕育生命所需的一切元素：能量、化学物质和水。这片隐秘海洋蕴藏的水量可能比地球海洋总水量还要多。迄今最大的行星探测器已开始远航，它正前往木卫二执行探索任务，以帮助人类理解可能宜居的环境。

　　探索“海洋世界”

　　数十年来，木卫二一直吸引着搜寻外星生命的空间科学家。但派遣探测器探测地外海洋绝非易事，更非急功近利者所能为。外太阳系的探测任务耗时漫长，许多参与这些项目的科学家都深知，自己可能无法亲眼见证任务终结。

　　2024年10月14日，一艘飞船从美国佛罗里达州肯尼迪航天中心的发射台飞入湛蓝的晴空。在美国空间探索技术公司（SpaceX）“猎鹰重型”运载火箭的推动下，美国航空航天局（NASA）的木卫二探测器“欧罗巴快船”很快挣脱地球引力的束缚，驶向木星系统。它将前往木星覆满冰霜的卫星木卫二，探索太阳系最有希望孕育地外生命的海洋世界。

　　NASA喷气推进实验室的主任劳丽·莱欣在“欧罗巴快船”发射前的简报会上讲道，“我为人类选择追求这些道阻且长的目标而自豪，比如，去遥远的木星，探索未知的事物”。喷气推进实验室主导了“欧罗巴快船”的建造工作。

　　经过20多年的精心筹备，“欧罗巴快船”终于发射升空。然而，这仅仅是这艘耗资52亿美元的探测器下半段征程的起点。“欧罗巴快船”将借助地球与火星的引力助推，沿着螺旋轨道加速。这段外太阳系之旅全程将跨越近29亿千米，耗时约6年。2030年抵达木星轨道后，探测器将环绕这颗风暴肆虐的巨行星飞行，并在4年内49次飞越木卫二。

　　木星与外太阳系的其他天体仅能被微弱的阳光映照，至今仍笼罩在未知的迷雾中。但“欧罗巴快船”任务标志着一个新时代的到来，我们将一步步驱散迷雾，逐渐清晰地揭示这些天体地表下的神秘海洋。如今，科学家不仅将目光聚焦在木卫二，还有更多蕴藏海洋的冰质卫星，例如土星的土卫六和土卫二。这些卫星都可能适宜生命生存，甚至可能存在生命。

　　“这标志着我们正踏上探索全新天体‘海洋世界’的征程。而几十年前，我们甚至还不知道这种天体的存在。”喷气推进实验室“欧罗巴快船”项目科学家罗伯特·帕帕拉尔多说道，“我们将深入探索这类世界的模样，它们或许是生命最常见的栖息地，不仅在太阳系内，在整个银河系中也是如此”。

　　若以太阳系为参考，这类小型冰质卫星的数量远超行星，这有可能颠覆我们对生命能在何处繁衍的认知。“欧罗巴快船”任务的核心目标是，探明木卫二是否真正具有宜居性——验证它是否如绝大多数空间科学家所确信的那样，在冰壳之下潜藏着一片海洋。或许在数十亿年的岁月中，这里孕育出了生命所需的原始物质。“欧罗巴快船”团队认为，他们将发现适宜生命生存的海洋，但除非探测器真正抵达、展开探测，没有人能给出确切的答案。

　　利用搭载的9台科学仪器，“欧罗巴快船”还将研究木卫二奇异的化学组成，详细绘制其错综复杂的冰原地图，搜寻飘向太空的神秘水蒸气羽流，并利用穿冰雷达寻找冰壳下的湖泊。不过，能完成这些任务的前提是，经过强化的探测器电子设备能承受住木星强烈辐射的冲击。然而，最新测试数据显示，面对足以烤焦探测器的辐射，“欧罗巴快船”比预想中更为脆弱。

　　“‘欧罗巴快船’这类任务，是在前人探索成果的基础上继续推进的。”美国约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室的伊丽莎白·特特尔表示。她不仅领导着“欧罗巴快船”相机团队，还负责“蜻蜓”号土卫六探测任务，该探测器最早将于2028年发射。特特尔感叹道：“我们非常幸运，太阳系外层拥有如此多样的世界，它们提供了大量信息，使我们能探索这些拥有海洋的行星可能经历的不同演化路径。”

　　异星可能宜居

　　1609年，当伽利略·伽利雷将自制的望远镜对准木星，观测到几颗微小的光点时，木卫二还只是他眼中的一点星光。通过测算这些光点的运行轨迹，伽利略准确推断出这四颗天体并非遥远的背景恒星，而是木星最值得关注的卫星。

　　如今，4个世纪过去了，被称为“伽利略卫星”的木卫一、木卫二、木卫三和木卫四，正挑战着人们对“温和的生命宜居环境”的陈旧认知。科学家曾一度认为，宜居性主要取决于天体与恒星辐射热源的距离，他们还假定外太阳系是一片冰冷荒寂之地，数十亿年来几乎没有地质活动。

　　“最初探索外太阳系时，我们甚至根本没想过要寻找宜居环境。”NASA总部“欧罗巴快船”任务科学家柯特·尼伯表示，“那时，这完全在我们的认知范畴之外”。

　　但在1979年，NASA的两艘“旅行者”号探测器掠过木星，揭示了“由火焰与冰构成的陌生新世界”。人们观测到木卫一持续的火山喷发、木卫三表面形成时期相差数十亿年的地貌、木卫二表面异常“年轻”的冰壳，以及暗示其冰壳下可能存在液态物质的奇异线索。

　　随后在1995年，NASA的“伽利略”号探测器进入木星轨道，对木星及其卫星展开深入观测。探测器发现，4颗“伽利略卫星”因与木星之间的引力相互作用持续受热，地质活动非常活跃。木卫一是太阳系火山活动最活跃的天体。木卫二不断变化的地貌则表明，某种类似板块构造的机制重塑了这颗冰质卫星的表面，并将物质从地表拖至地底深处。木卫二内部存在液态物质的模糊线索日渐清晰，最终几乎无可辩驳地证明：在其厚度未知的冰壳之下，存在覆盖整个卫星的咸水海洋，尽管其深度尚未可知。

　　如今，根据此前的观测和对土星海洋卫星的研究，我们或许可以重新审视生命的可能性：如果地球的热液喷口和其他黑暗角落带来的生命启示同样适用于其他天体，那么，一个天体的生命潜能或许并不仅仅取决于其与恒星的距离，甚至可能与阳光完全无关。

　　“我们发现外星海洋存在的时间并不长，因此我认为，要充分理解它带来的启示确实需要时间。”特特尔指出，“如今科学界关注的核心领域之一是宜居性，从天体生物学的角度，恒星周围的宜居带究竟有多大”。

　　在行星科学家多年倡导的基础上，2011年，NASA高级专家委员会在设定优先科研事项时建议，应重点开展木卫二及其海洋的大规模探测任务，并将木卫二称作“行星科学领域最重要的目标之一”。在此之前，NASA将绝大多数天体生物学资金都投向了火星。如今我们几乎可以确定，火星上没有生命，至少在地表不存在，但在约40亿至30亿年前，曾经温暖潮湿的火星可能孕育过生命。在持续不断的火星探索浪潮中，想要为其他星球争取研究空间，实属不易。好在2011年的这条指导意见为一项酝酿多年的木星研究计划注入了动力，这就是由帕帕拉尔多等人构想的木星-木卫二专项探测任务。

　　木卫二探测任务得到了行星科学领域倡导团体的协助，以及美国得克萨斯州前国会议员约翰·卡伯森的关键性支持。卡伯森本身就是一位精通科学文献的木卫二爱好者，对寻找外星生命充满热忱。2015年，这项最终命名为“欧罗巴快船”的任务获得NASA批准。任务团队随即开始设计探测器，规划飞行轨迹并制造仪器。“探索地外生命是我毕生的追求，这关乎全人类对自身在宇宙中所处位置的认知。”卡伯森说，“我深知每项成功的空间探索任务都需要一名领航者，他既要争取资金支持，又要确保NASA能按照科学界的预期完成任务。这便是我应该肩负的使命”。

　　2024年10月14日，“欧罗巴快船”发射时，卡伯森和NASA高层人员共同站在肯尼迪航天中心的观景台。透过一台大型防抖稳像双筒望远镜，目送飞船升空。“这是一个令人无比欣慰和激动的时刻，是整个团队共同努力的结果。”他回忆道，“能成为这项壮举的推动者之一，我深感荣幸”。

　　最终发射的探测器与早期构想大相径庭。但“欧罗巴快船”仍是迄今为止最大的行星际探测器。这艘探测器重约3241千克，在展开巨型太阳能电池板后，其翼展超过30米。它搭载着世界顶级的相机、磁力计、地表尘埃分析仪以及人类有史以来最强大的质谱仪，该仪器能摄取分子以确定其成分与来源。

　　“我们始终坚信，这趟旅程必将有所收获。”尼伯说，“这是一次史诗级的任务。我们探索的并非数十亿年前可能存在生命的世界，而是此时此刻仍可能孕育生命的世界”。在漫长的筹备期中，这项任务多次从濒死的边缘侥幸逃脱。在最后关头，它还险些因一项致命故障而功亏一篑。

　　突破辐射带

　　1959年，天文学家弗兰克·德雷克在提出以他名字命名的宇宙生命存在概率评估框架的两年前，曾用射电望远镜对准木星，明确探测到高速电子沿着磁场线蜿蜒的轨迹运动。木星强大的磁场足以将带电粒子加速至接近光速，这种现象被称为同步辐射。德雷克观测结果的影响无可辩驳，人们意识到，巨大的强辐射带包裹着木星，对于无防护设施的探测器而言，这是一片致命的地带。“木星的磁场强度是地球的两万倍，它本质上就像一台巨型粒子加速器。”喷气推进实验室“欧罗巴快船”项目经理乔丹·埃文斯表示。

　　所有前往木星系统探索的探测器都需经过特殊设计，以确保其至少在一段时间内可以承受致命的辐射考验。“欧罗巴快船”也不例外，因为它探测的木卫二拥有强烈的辐射环境。但就在“欧罗巴快船”计划运往佛罗里达州之前，在2024年5月的一次会议上，NASA的工程师发现，探测器上某些抗辐射电路出人意料地脆弱。这一信息源自另一家政府机构，他们从同一家德国供应商采购了相同的部件。这些元件被称为金属氧化物半导体场效应晶体管，本质上是充当开关的电子器件。这批晶体管在远低于标称值的辐射强度下就出现明显性能衰减，抗辐射能力极差，让人不禁质疑 “欧罗巴快船”能否存活足够久。

　　“我当时心都碎了。”回忆起发现问题那天的场景，埃文斯说，“我们简直无法想象该何去何从。但退一步冷静下来后，我们开始有条不紊地梳理思路”。

　　在获悉问题后的短短一天内，一支团队便投入了抢修工作。很快，他们就在“欧罗巴快船”上发现了超过1000个存在缺陷的晶体管。这些晶体管分布在飞船各处，集成于每个仪器系统中。它们还位于已经密封的电子设备舱内，这个特殊的屏蔽舱室堪称整个任务的神经中枢。情况岌岌可危，行动刻不容缓：若为更换故障部件将飞船滞留在加州喷气推进实验室，“欧罗巴快船”将错过发射窗口期，甚至可能永远无法飞离地球。“我每晚都在做噩梦，真的。”帕帕拉尔多坦言，“这就像我们的飞船生病了，我们却不知道它能否康复。这感觉太糟糕了”。

　　怀着赌一赌的信念，喷气推进实验室仍将“欧罗巴快船”送到了肯尼迪航天中心。整个夏天，忧心忡忡的科学家和工程师团队日夜奋战，甚至牺牲周末时间，为这个并非他们造成的棘手难题寻求解决方案。到8月底，他们终于找到了补救方法。

　　按照补救方案，科学家并不会更换每个缺陷部件，也不会修改观测方案，探测器将按照原计划飞行，遵循计划好的轨道序列，以21天为周期围绕木星运行，共环绕这颗巨行星80圈。在每次轨道运行中，它最多在辐射带内停留一天。在其余时间，当“欧罗巴快船”远离最严酷的辐射区域时，团队会启动探测器的部分加热器，加热受损电路，希望通过“退火”（热处理）过程修复辐射造成的部分损伤。退火可以让材料中的晶格缺陷重排，恢复辐射引起的性能退化，从而维持晶体管的功能性。

　　这个方案如奇迹般完美，几乎令人难以置信，故障元件对“欧罗巴快船”科学任务的预期影响微乎其微。“起初我沮丧至极。”埃文斯回忆道，“但当一切尘埃落定时，我深受震撼。团队所取得的成就令我肃然起敬”。

　　机遇与责任

　　当“欧罗巴快船”飞掠木卫二时，它搭载的9台科学仪器将对准这颗卫星，尝试揭示其运作机制。它们将绘制详细的地表地图，测量冰壳厚度，并探究冰层内是否存在类似地球南极冰盖下的海水透镜体。这些仪器还将远程探测冰层下的海洋，这片海洋可能与富含矿物的岩质海床相连。仪器还将分析卫星的表层成分，挖掘更多关于这片隐藏海洋的信息，揭示可能驱动外星生态系统的化学机制。

　　“如果我们在木卫二探测到水、能量与化学物质，一系列新的问题将会出现。”NASA首席科学家尼古拉·福克斯在发射前简报会上表示，“但倘若未发现水、能量与化学物质，同样会引发一连串疑问：为何我们曾如此推测？为何木卫二并没有这些现象？”

　　在飞行过程中，探测器还将搜寻木卫二喷射水蒸气羽流的迹象——这些羽流于2013年被发现，它们类似土星卫星土卫二喷发的间歇泉，但规模更小，也更加隐蔽。据任务团队透露，这些羽流正是促成“欧罗巴快船”任务的关键因素。如果探测器足够幸运，它将有机会穿越羽流，直接采集木卫二的物质样本。尽管NASA并未将此次任务定位为生命探测行动，但穿越羽流获得的结果也可能与预期相反。不过，想要探测到生命的迹象，还需满足多个低概率条件。

　　“存在太多不确定性，对吧？”帕帕拉尔多坦言，“是否存在羽流？羽流是否与海洋相连？海洋蕴含的生物标志物是否足够丰富？质谱仪能否从海洋中获取足量的样本，进而分析有机物的特性，并让我们进一步研究这些迹象是否指向生物活动？满足这一系列条件并非不可能，但概率极低”。

　　即便其他目标未能实现，“欧罗巴快船”至少能为一个观点提供实证：在生命形成的规则中，行星与恒星的距离绝非唯一关键因素。而理解宜居性的基本要素，对于填补德雷克方程的数值至关重要。这个框架由推测出木星辐射带存在的天文学家弗兰克·德雷克设计，自20世纪60年代初以来一直指导着地外生命的探索工作。

　　帕帕拉尔多说，这些问题“真的让我回到了‘德雷克课程’的课堂，回想起我们曾经距离真相仅有一步之遥的种种奥秘”。其中，德雷克课程是1984年春季他在美国康奈尔大学修读的一门本科天文学课程。“我常常思考我们在德雷克指引的道路上取得了多大进展。这并非精确的指引，而是一种广阔的探索方向，召唤我们去开拓与追寻。”他说，“我们正在践行，只是需要时间”。

　　从最宏大的意义上说，德雷克的影响几乎涉及“欧罗巴快船”任务的方方面面。他毫不掩饰探究地外生命等重要问题的意愿，直至90岁高龄仍沉醉于观测木星及其卫星。他常常在加利福尼亚州圣克鲁兹郊外的山丘上，凝望着土星从环绕他家的红杉林间升起。但德雷克未能亲眼见证“欧罗巴快船”升空，他于2022年离世，他提出的经典公式让人类得以应对身处宇宙的孤独感。如今，天体生物学已然崛起并日趋成熟。在“欧罗巴快船”的首席科学家团队中，许多人在20世纪70、80年代曾是“旅行者”号或“伽利略”号项目团队的研究生或博士后，并由此开启职业生涯。今天，他们已执掌航向。同时，新一代的行星科学领军者正投身于“欧罗巴快船”的研发工作，在人类向外太阳系发射首批探测器时，他们中的许多人甚至尚未出生。

　　时间似乎是探索外太阳系最需要的资源。每位“欧罗巴快船”团队成员都深知，想要近距离观测木卫二，这可能是他们转瞬即逝、一生仅此一次的机会。因为对于外太阳系探索而言，作为科学家，“你必须接受自己只是更伟大事业中的一环。”尼伯说道，“你必须愿意为比自身更宏大、比自身生命更持久的事业奉献”。因此，“欧罗巴快船”团队决定，为这场从一个海洋世界到另一个海洋世界的首次航行做些纪念。

　　密封飞船核心控制舱的钽金属铭牌上，朝向星辰的一面镌刻着103种语言书写的“水”的视觉符号，铭牌内侧面向飞船心脏处则镂刻着更深层的感悟。其中一则是美国桂冠诗人埃达·丽蒙的诗作，它描绘的水如纽带般联结了人类、木卫二和地球。另一则是行星科学家罗恩·格里利的肖像，是他的领导成就了今天的“欧罗巴快船”。

　　而铭牌的最顶端镌刻着德雷克方程，字迹正是德雷克的手写体。

　　与我们曾向星辰发送的其他信息不同，“欧罗巴快船”的信息仅能抵达木星系统。当这艘承载着人类梦想与铭文的探测器完成使命时，它将坠入木卫三，任何“搭便车”的地球微生物都不太可能在这颗卫星毫无生机的表面存活。那块铭牌及其记载的人类文明信息将随着任务终结而消失。这结局苦乐参半，但此举将保全可能蕴藏地外生命的木卫二，留待后世继续探索。

　　（本版图文均由《环球科学》杂志社供稿）

　　《光明日报》（2026年03月26日 14版）