一台造价几十亿美元的着陆器,飞了6年抵达木星的卫星木卫二欧罗巴,稳稳降落在冰面上

夜安赏世界 2026-05-16 09:54:39

一台造价几十亿美元的着陆器,飞了6年抵达木星的卫星木卫二欧罗巴,稳稳降落在冰面上,然后冰碎了,着陆器一头栽进去,沉入冰层深处。

这不是杞人忧天。一项刚发表在《Earth and Planetary Science Letters》上的研究发现,木卫二和土卫二恩克拉多斯的冰壳,很可能不是我们想的那种结实冰面,而是一种松松垮垮、层层叠叠的酥脆结构,研究者管它叫“蓬松冰”。切开来看,横截面长得像一只法式牛角面包。

欧罗巴和恩克拉多斯的冰壳底下很可能藏着液态水海洋,是太阳系里搜寻地外生命最热门的目标。NASA和ESA都已经把探测器派上了路。

但要登陆,首先得搞清楚脚下踩的是什么。

捷克查理大学的地球物理学家Vojtěch Patočka和同事注意到一个被忽视的问题:恩克拉多斯上已确认存在冰火山活动,欧罗巴也被怀疑存在类似过程,也就是地下的水和气体喷涌到表面后迅速冻结。而卫星表面几乎没有大气压,水在这种极低压环境下结冰的过程,和地球上完全不同。

令人意外的是,此前居然没人做过这个实验。Patočka自己也承认,这研究“看起来像是早该有人做了的那种”。

既然没人做,他们就自己来。团队借用了英国开放大学一台名叫“George”的大型真空模拟舱,往里面放了一个装着49公斤低盐度水的鱼缸,然后把温度和气压降到模拟欧罗巴和恩克拉多斯表面的水平。

接下来发生的事分三个阶段。首先,因为气压极低,水剧烈沸腾,与此同时表面迅速结冰。蒸发的水蒸气一边逃逸一边把正在凝结的冰层往上顶,形成一层一层的薄脆冰壳。然后,蒸气留下的空腔也冻住了,变成满是气泡的冰层。最后,底部才慢慢形成一层相对致密、透明的冰。

整个结构从上到下,就是酥皮、气泡层、实心底,和牛角面包的分层几乎一模一样。松、脆、不扛压。

关键数字来了。在模拟欧罗巴环境下,这种蓬松冰层大约20厘米厚,而在恩克拉多斯上,由于引力远小于欧罗巴,同样的过程会把酥脆层堆到20米厚。20米,六层楼高的牛角面包冰。这种高度多孔、极度脆弱的冰层,在小型冰质天体上足以让着陆任务陷入危险。

欧罗巴快帆号(Europa Clipper)团队的行星科学家Ingrid Daubar认为,这种多孔脆冰会“带来非常严重的工程问题”,研究人员恐怕要“重新设想我们原以为能在欧罗巴上用的着陆机制”。

目前,ESA的JUICE探测器正飞往木星,预计2031年到达;NASA的欧罗巴快帆号更快,2030年就能抵达木星轨道。这两个都是轨道探测任务,暂时不用担心踩穿冰面的问题。但两家机构都已经在积极规划后续探测任务了。

Patočka的团队也没打算停下来。下周他们就要回到George舱里做下一轮实验,这次要用流动的水来模拟冰火山熔岩流的冻结过程,让条件更接近卫星表面的真实情况。

以前的问题是那些冰壳底下有没有水。现在的问题变成了:水从地下冒出来之后,留下的冰能不能承受一台机器的重量。

~~~~~~

图一:卡西尼号于2008年拍摄的土卫二拼接图像,图源:NASA/JPL/Space Science Institute图二:冰冻过程各阶段的图像,图源:Patočka et al., 2026图三:SpaceX猎鹰重型火箭搭载NASA欧罗巴快帆探测器升空,图源:SpaceX/NASA

信源:Lee, Gayoung. "Missions to Ocean Moons Face a Strange Hazard Scientists Didn’t Expect." Gizmodo, 15 May 2026

0 阅读:94
夜安赏世界

夜安赏世界

感谢大家的关注