科学家们在寻找适宜居住的迹象和生物特征时，对袭击木星冰冷卫星欧罗巴的辐射进行了全面的最新测绘，揭示了科学家们应该关注的地方——以及他们必须深入到何种程度。上世纪90年代，美国宇航局的“伽利略”号探测器发现了木卫二冰层下的全球海洋的有力证据，科学家们认为，月球是太阳系中最有前途的寻找生命成分的地方之一。甚至有证据表明，在月球内部晃动的咸水进入了月球表面。通过从内部研究这种材料，科学家们开发未来的任务，希望能了解更多木卫二海洋可能的可居住性。然而欧罗巴的表面被来自木星的持续强烈的辐射轰击。这种辐射可以破坏或改变输送到地表的物质，使科学家更难知道它是否真的代表了木卫二海洋的条件。
当科学家们计划即将进行的欧罗巴探测时，他们已经在努力应对许多未知因素：辐射最强烈的地方在哪里？能量粒子的深度是多少？辐射是如何影响表面和底部的东西的——包括潜在的化学信号，或者生物信号，这可能意味着生命的存在。最近发表在《自然天文学》上的一项新的科学研究，代表了木卫二最完整的辐射建模和制图，并为解开这个谜题提供了关键的线索。主要作者是汤姆·诺德海姆，美国宇航局喷气推进实验室的科学家，加州帕萨迪纳。如果我们想了解木卫二表面发生了什么，以及它如何与海底的海洋相连，我们就需要了解辐射。当我们检查从地下上来的材料时，我们看到的是什么？这能告诉我们海洋里是什么吗?还是这些物质在被辐射后发生了什么?
来自木星的辐射可以破坏木卫二表面的分子。来自欧罗巴海洋的物质最终会被辐射轰击，可能会破坏任何生物特征，或者可能暗示生命存在的化学迹象。图片：NASA/JPL-Caltech
诺德海姆和他的团队利用20年前伽利略号飞越欧罗巴的数据，以及美国宇航局旅行者1号宇宙飞船的电子测量数据，仔细观察了撞击月球表面的电子。他们发现辐射剂量因地点而异。最强烈的辐射集中在赤道附近的区域，而靠近两极的辐射会减少。从地图上看，这些强烈的辐射区域呈椭圆形，连接在狭窄的两端，覆盖了月球的一半以上。马里兰州劳雷尔约翰霍普金斯应用物理实验室(Johns Hopkins Applied Physics Laboratory)的合著者克里斯·帕拉纳卡斯(Chris Paranicas)说:这是首次对欧罗巴表面上每个点的辐射水平进行预测，对于未来欧罗巴探测任务来说，这是重要的信息。现在，科学家们知道在哪里可以找到受辐射影响最小的区域，这可能是由jpl领导的“欧罗巴”号探测器(Europa Clipper)的关键信息。
这艘宇宙飞船可能最早于2022年发射，并将携带照相机、光谱仪、等离子体和雷达仪器来研究月球表面的组成、海洋以及被从月球表面喷射出来的物质。在他的新论文中，诺德海姆并没有仅仅停留在二维地图上。他深入研究，测量辐射穿透地表的深度，建立欧罗巴上最强烈的辐射的三维模型。研究结果告诉我们，在未来的欧罗巴着陆器任务中，科学家需要挖掘或钻取多少深度才能找到可能被保存下来的生物特征。答案是不同的，在最高辐射带，从4到8英寸(10到20厘米)——在中纬度和高纬度的木卫二，到月球两极的0.4英寸(1厘米)以下。
为了得出这一结论，诺德海姆测试了辐射对氨基酸的影响，这是蛋白质的基本组成部分，目的是了解木卫二的辐射会如何影响潜在的生物特征。氨基酸是最简单的分子之一，可以作为潜在的生物标记。轰击欧罗巴表面的辐射会留下指纹：如果我们知道指纹是什么样子，就能更好地了解任何有机物的性质，以及在未来的任务中可能被探测到的可能的生物特征，无论是飞过欧罗巴还是降落在欧罗巴上的航天器。欧罗巴”探测器的任务小组正在研究可能的轨道路径，并提出了穿越“欧罗巴”许多辐射水平较低的地区的路线。这对于研究未被辐射指纹严重修饰的潜在的新鲜海洋物质来说是个好消息。
博科园-科学科普｜参考期刊：Nature Astronomy｜研究来自：喷气推进实验室
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