介绍

几十年前，科幻小说提供了一个假设的场景：如果外星生命在木星卫星欧罗巴冰冷表面下的海洋中繁衍生息，那会怎么样？这一概念使欧罗巴从默默无闻中脱颖而出，成为人们关注的焦点，激发了科学界内外幻想人类发现地球以外生命的人们的想象力。然而，这种幻想可能是基于现实的。

1972年，科学家们在亚利桑那州图森市的基特峰国家天文台使用望远镜进行了光谱观测，结果表明欧罗巴的表面成分主要是水冰。可追溯到1971年的热模型也表明，欧罗巴的内部可能含有一层液态水。

美国国家航空航天局的先锋10号和11号航天器在20世纪70年代初飞越木星，但第一个对木星卫星表面进行详细成像的航天器是旅行者1号和2号航天器。

旅行者1号最接近木星发生在1979年3月4日。该航天器从约120万英里（200万公里）的距离拍摄了欧罗巴的完整全球图像。

旅行者1号从160万英里（2869252公里）的距离拍摄了这张欧罗巴的照片。

几个月后，旅行者2号于1979年7月9日与欧罗巴进行了最近的一次相遇。来自两艘旅行者号的图像显示，木星的月球表面比地球的月球表面更亮，有许多带状和山脊纵横交错，令人惊讶的是，没有大型撞击坑、高耸的悬崖或山脉。换句话说，相对于其他冰冷的卫星，欧罗巴的表面非常光滑。

尽管旅行者号没有非常接近欧罗巴，但它们的图像质量足够高，研究人员注意到一些暗带的两侧非常匹配，就像拼图游戏的碎片一样。这些裂缝已经分开，深色的冰状物质似乎流入了打开的缝隙，这表明该表面在过去的某个时候是活跃的。

旅行者号的图像只显示了少数撞击坑，这些撞击坑预计会随着时间的推移而形成，因为数十亿年来行星表面不断受到陨石的轰击，直到表面被陨石坑覆盖。因此，缺乏大型撞击坑表明月球表面相对年轻，并暗示有什么东西抹去了它们，比如冰、火山流或冰壳在自身重量下的沉降。

这些有趣的发现让人们对美国宇航局于1989年发射并于1995年进入木星轨道的伽利略任务产生了强烈的期待。

伽利略的主要任务包括在反复飞越期间观测四颗伽利略卫星中的每一颗。伽利略号发送的关于欧罗巴的信息非常有趣，因此该任务被延长了两年的后续旅程，即伽利略-欧罗巴任务。总的来说，该航天器共对冰冷的月球进行了12次近距离飞行。

伽利略最重要的发现之一表明，木星的磁场在欧罗巴周围的空间中是如何被破坏的。这一测量结果强烈暗示，木卫二表面下的一层深层导电流体正在木卫二内部产生（感应）一种特殊类型的磁场。根据欧罗巴的冰组成，科学家认为最有可能产生这种磁性特征的物质是全球咸水海洋。

科学家认为，欧罗巴的冰壳厚度为10至15英里（15至25公里），漂浮在40至100英里（60至150公里）深的海洋上。因此，虽然欧罗巴的直径只有地球的四分之一，但它的海洋可能含有地球全球海洋两倍的水。欧罗巴的海洋被认为是太阳系中最有希望寻找地球以外生命的地方之一。

虽然20世纪90年代伽利略号航天器在木星系统中没有观测到羽状物，但哈勃太空望远镜等望远镜的最新观测以及对伽利略号航天器的一些数据的重新分析表明，有可能在欧罗巴表面上方100英里（160公里）处喷射出薄薄的羽状物。2019年11月，美国国家航空航天局领导的一个国际研究小组宣布，他们首次在木卫二表面直接探测到水蒸气。该团队使用夏威夷凯克天文台的光谱仪测量了蒸汽，该光谱仪通过行星大气发射或吸收的红外光来测量行星大气的化学成分。

如果羽流确实存在，并且它们的来源与欧罗巴的海洋有关，那么航天器可以穿过羽流从轨道上对其进行采样和分析，基本上就是在分析月球的海洋。美国国家航空航天局的卡西尼号宇宙飞船在土星的卫星土卫二上完成了这一壮举，众所周知，土卫二有一片海洋喷入太空。

即使欧罗巴没有将样本喷射到太空中，2018年的一项研究得出结论，欧罗巴海洋的样本也可能冻结在月球冰壳的底部，冰在那里与海洋接触。随着冰壳因潮汐力而变形和弯曲，更温暖、密度更低的冰会上升，将海洋样本带到地表，航天器可以使用红外和紫外仪器等远程分析。然后，科学家们可以研究这种物质的成分，以确定欧罗巴的海洋是否适合某种形式的生命。

欧罗巴名字的由来

欧罗巴是以希腊神话中被罗马神话中的宙斯-朱庇特绑架的一名女子命名的。

可能存在潜在的生命

我们所知道的生命似乎有三个主要要求：液态水、某些化学元素和能源。此外，生活需要时间来发展。欧罗巴的海洋可能已经存在了我们太阳系的整个历史，大约40亿年，所以生命已经过了足够的时间来发展。

天体生物学家——研究宇宙中生命起源、进化和未来的科学家——认为欧罗巴拥有丰富的水和正确的化学元素——生命的基石——包括碳、氢、氮、氧、磷和硫。

生命的第三要素是能量。所有生命形式都需要能量才能生存。在地球上，大部分能量来自太阳。例如，植物通过光合作用生长和茁壮成长，光合作用是一个将阳光转化为能量的过程。当植物被吃掉时，能量被传递给人类、动物和其他生物。

但可能栖息在欧罗巴的生命类型可能纯粹是由化学反应而不是光合作用驱动的，因为欧罗巴的任何生命都存在于冰层之下，那里没有阳光。

木卫二的表面被木星的辐射炸毁。这对表面上的生命来说是一件坏事——它无法生存。但辐射可能会为地表以下海洋中的生命提供燃料。

如果我们最终在欧罗巴发现某种形式的生命，它可能看起来像微生物，或者更复杂的东西。如果能够证明生命在同一颗恒星周围的两个地方独立形成，那么就有理由认为，一旦必要的成分存在，生命就很容易在宇宙中出现，而且生命可能在我们的银河系和宇宙中都有发现。

欧罗巴大小尺寸和距离

欧罗巴的赤道直径为1940英里（3100公里），大约是地球月球大小的90%。因此，如果我们用欧罗巴代替我们的月球，它在天空中的大小将与我们的月球大致相同，但更亮——更亮。欧罗巴的表面是由水冰组成的，因此它反射的阳光是月球的5.5倍。

欧罗巴在距离木星约417000英里（671000公里）处绕木星运行，木星本身绕太阳运行的距离约为5亿英里（7.8亿公里），即5.2天文单位（AU）。一个AU是地球到太阳的距离。来自太阳的光大约需要45分钟才能到达欧罗巴。由于距离遥远，木星和欧罗巴的阳光比地球暗约25倍。

轨道和旋转

木卫二每3.5天绕木星一周，由于重力作用，它被锁定在木星上，因此月球的同一半球总是面向木星。木星绕太阳运行大约需要4333个地球日（或大约12个地球年）（木星年）。木星的赤道（及其卫星的轨道平面）相对于木星绕太阳的轨道仅倾斜3度（地球倾斜23.5度）。这意味着木星几乎垂直旋转，因此这颗行星以及欧罗巴和木星的其他卫星没有像地球那样的季节。

木星的卫星木卫一、木卫二和木卫三处于所谓的共振状态——每次木卫三绕木星一圈，木卫二绕两圈，木卫一绕四圈。随着时间的推移，大多数大型卫星或行星的轨道往往会变成圆形，但在这三颗卫星的情况下，共振会产生强制偏心，因为卫星在轨道上的同一点上反复排列，给彼此一个小的引力牵引，使它们的轨道不会变成圆形。

因为木卫二的轨道是椭圆形的（从圆形略微伸出），它与木星的距离各不相同，月球的近侧比远侧更能感受到木星的引力。这种差异的大小随着欧罗巴轨道的变化而变化，产生了拉伸和放松月球表面的潮汐。

潮汐的弯曲可能会造成月球表面的裂缝。如果欧罗巴的海洋存在，潮汐加热也可能导致海底的火山或热液活动，提供营养物质，使海洋适合生物生存。

编队Formation

木星的大型伽利略卫星——木卫一、木卫二、木卫三和木卫四——可能是在太阳系历史早期，木星从围绕太阳的初始气体和尘埃云凝结后，由剩余物质形成的。这四颗卫星的年龄可能与太阳系的其他部分大致相同，约为45亿年。

事实上，伽利略卫星有时被称为“迷你太阳系”，因为它们是由木星的残骸形成的，类似于地球和其他行星是由太阳形成过程中留下的气体和尘埃形成的。相似之处并不止于此。太阳系内部的每一颗行星都比其内部邻居密度低——火星比地球密度低，地球比金星密度低，金星比水星密度低。伽利略卫星遵循同样的原理，离木星越远，密度就越小。较远距离的密度降低可能是由于温度造成的：密度较大的岩石和金属物质首先在靠近木星或太阳的地方凝结出来，而重量较轻的冰物质只在较冷的较大距离凝结出来。

与木星的距离也决定了伽利略卫星所经历的潮汐加热程度——距离木星最近的木卫一被加热得如此之多，以至于它是太阳系中火山活动最活跃的天体。古代的火山活动可能很久以前就蒸发了它形成时的所有水分。欧罗巴在岩石和金属内部有一层冰和水，而木卫三和木卫四实际上有更高比例的水冰和更低的密度。

结构Structure

像我们的星球一样，欧罗巴被认为有一个铁芯、一个岩石地幔和一个咸水海洋。然而，与地球不同，欧罗巴的海洋位于一层可能10至15英里（15至25公里）厚的冰壳之下，估计深度为40至100英里（60至150公里）。虽然有强有力的证据表明存在内部海洋，但其存在仍有待未来任务的确认。

表面Surface

欧罗巴的水冰表面布满了深红色的裂缝。根据少量可观测到的陨石坑，这颗卫星的表面似乎不超过4000万到9000万年，从地质学角度来看，这是一个年轻的时期（木星的另一颗卫星木卫四的表面估计有几十亿年的历史）。欧罗巴的许多裂缝，以及其表面的斑点图案，都是一种红棕色的物质，其成分尚不确定，但可能含有与水冰混合并被辐射改性的盐和硫化合物。这种表面组成可能为月球作为宜居世界的潜力提供了线索。

美国国家航空航天局的伽利略号宇宙飞船从1995年到2003年探索了木星系统，并多次飞越欧罗巴。伽利略号揭示了奇怪的坑和圆顶，表明欧罗巴的冰层可能由于来自下方的热量而缓慢搅动或对流（较冷、密度较大的冰下沉，而较暖、密度较小的冰上升）。长而线性的裂缝通常只有半英里到一英里宽（1-2公里宽），但可以在欧罗巴表面延伸数千公里。其中一些裂缝已经形成了数百米高的山脊，而另一些裂缝似乎已经撕裂成多条平行裂缝的宽带。

伽利略还发现了被称为“混沌地形”的区域，在那里，破碎的块状景观被神秘的红色物质所覆盖。2011年，研究伽利略数据的科学家提出，混沌地形可能是冰层中透镜状湖泊上方地表坍塌的地方。

大气Atmosphere

欧罗巴只有稀薄的氧气大气层，但在2013年，美国国家航空航天局宣布，使用哈勃太空望远镜的研究人员发现了欧罗巴可能正在积极向太空排水的证据。这意味着月球在今天的地质活动非常活跃。

2019年11月，美国国家航空航天局领导的一个国际研究小组宣布，他们首次在木卫二表面直接探测到水蒸气。如果羽流确实存在，并且它们的来源与欧罗巴的海洋有关，那么航天器可以穿过羽流从轨道上对其进行采样和分析，基本上就是在分析月球的海洋。美国国家航空航天局的卡西尼号宇宙飞船在土星的卫星土卫二上完成了这一壮举，众所周知，土卫二有一片海洋喷入太空。

磁层Magnetosphere

伽利略任务进行的最重要的测量之一显示了木星的磁场在欧罗巴周围的空间中是如何被破坏的。该测量强烈暗示，木卫二表面下的一层深层导电流体正在木卫二内部产生（感应）一种特殊类型的磁场。根据欧罗巴的冰组成，科学家认为最有可能产生这种磁性特征的物质是全球咸水海洋，而这一磁场结果仍然是我们所掌握的欧罗巴上存在海洋的最佳证据。