2024年10月14日,NASA的歐羅巴快船號探測器從肯尼迪航天中心發射升空,從此踏上了前往木星的6年旅程。
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它的核心使命是揭開木衛二歐羅巴冰下海洋的秘密——而這一切,都源于12年前一個轟動科學界的發現。
但如今,這個曾經改變整個探測計劃的結論,卻被它的提出者親手推翻了。
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2012年12月30日,瑞典皇家理工學院的洛倫茲·羅斯團隊,通過哈勃望遠鏡對歐羅巴進行了一次關鍵的紫外線觀測。
2014年12月,他們在《科學》雜志上發表論文,宣布在木衛二歐羅巴南極發現了兩股高達200公里的水蒸氣羽流。
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這個消息瞬間點燃了整個天文界:如果歐羅巴冰下的海洋真的能直接噴到太空,那探測器不用鉆透幾十公里厚的堅硬冰殼,只要飛過羽流就能采集到海洋樣本,這讓尋找地外生命的難度一下子降低了好幾個數量級。
NASA的科學家也因此調整了歐羅巴快船號探測器的設計,給它加裝了專門的質譜儀和粒子分析儀,而原本備受爭議的鉆冰技術方案就被擱置了。
所有人都在期待著,快船號能直接在噴射的空中捕捉到歐羅巴的海水,從而找到生命存在的證據。
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然而,之后的幾年里,事情卻變得越來越詭異:陸續有研究報告了疑似羽流的信號,但這些信號總是時有時無,沒有一次能被獨立重復驗證。
科學界的疑惑越來越深:這些羽流到底是真實存在的,還是我們看錯了?
給出答案的,正是羅斯本人。
2026年4月,他和團隊在《天文學與天體物理學》雜志上發表了題為《基于哈勃太空望遠鏡/STIS觀測的木衛二萊曼α輻射》的重磅論文,徹底推翻了他自己12年前的結論。
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他們重新分析了哈勃望遠鏡在1999年到2020年間對歐羅巴的所有23次紫外線觀測,用更加完善的模型重新解讀了這些數據,結果發現:當年看到的羽流信號,其實是三個被忽略的微小誤差疊加產生的假象。
第一個誤差,是歐羅巴在圖像中的位置偏移。
哈勃望遠鏡雖然能看到百億光年外的星系,但拍攝距離我們6億公里的歐羅巴時,這顆直徑3121公里的衛星在圖像上只有不到40個像素大。
也就是說,歐羅巴的整個圓盤,還沒有你手機屏幕上的一個標點符號大。
當年的研究中,團隊擔心羽流信號會干擾定位,特意只用了歐羅巴上半部分的圖像來確定中心位置,這就導致歐羅巴的實際位置比假設的偏了2個像素(水平方向)和1個像素(垂直方向)。
別小看這微小的偏移,它剛好把歐羅巴邊緣的氣體信號,移到了冰殼之外,看起來就像是從內部噴出來的羽流。
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第二個更關鍵的誤差,是歐羅巴周圍一直存在的氫氣面紗。
這層被稱為外逸層的稀薄氣體,是木星的高能粒子不斷轟擊歐羅巴冰面,把水分子拆成氫和氧后形成的。
輕的氫原子會飛到太空中,形成一層包裹著歐羅巴的氫氣層,當年的研究根本沒有考慮到這層氣體的存在,把它發出的氫原子特有的萊曼α紫外線,當成了羽流的信號。
新研究中,團隊第一次在萊曼α發射觀測中完整考慮了氫外逸層的貢獻,精確計算了它在不同位置、不同時間的紫外線強度。
當他們把這個模型的信號從觀測數據中減去后,所有疑似羽流的局部增強信號就都消失了。
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第三個容易被忽略的誤差,則是來自地球本身。
研究意外發現,地球的外逸層也會對觀測結果產生顯著干擾:在太陽活動極小期(2018-2020年),地球外逸層的氫密度比太陽活動極大期(2012-2015年)高約4倍,這會強烈吸收歐羅巴發出的紫外線信號。
如果不考慮這個因素,就會嚴重低估歐羅巴外逸層的密度,進而誤判局部信號的來源。
這次的研究不僅推翻了羽流的結論,新研究還第一次詳細描繪了這層氫氣面紗的樣子。
他們發現,這層氫氣的溫度大約是1000開爾文(約727攝氏度),表面附近每立方厘米里有約9000個氫原子,比地球上實驗室里的高真空還要稀薄。
每秒大約有1100億億個氫原子從歐羅巴逃逸出去,這個速度比之前預想的快了一倍還多,這些氫原子會逃逸到木星的磁層中,成為木星輻射帶的一部分。
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作為原作者,主動推翻自己曾經的重大發現,這在科學界并不常見,但卻是科學精神最純粹的體現。
羅斯說:"我們當年的分析在當時是最合理的,但隨著我們對歐羅巴的了解越來越多,我們發現了之前模型的缺陷。科學不是固執己見,而是當新證據出現時,勇敢地修正自己的結論。"
現在,當年4.0σ的高置信度發現(對應約99.994%的概率),已經降到了統計學上不顯著的水平(<3σ)——這意味著,哈勃望遠鏡的這些數據根本不能證明羽流的存在。
不過,這并不意味著歐羅巴完全沒有羽流。
新研究只是說,哈勃望遠鏡的這些觀測數據不能證明羽流存在,歐羅巴冰下有一個水量是地球兩倍的巨大海洋,這一點已經被磁場觀測等多項證據證實。
木星的潮汐力不斷拉扯著冰殼,這可能會在某些時候讓裂縫短暫張開,噴出少量的水。
但即使有這樣的羽流,它們也一定是非常短暫、非常微弱的,它會被厚厚的氫氣面紗掩蓋著,哈勃望遠鏡根本看不見。
這和土星的衛星土衛二形成了鮮明的對比,土衛二的南極有持續不斷的巨大羽流,每秒能噴出約200公斤的水和冰粒,里面還含有復雜的有機物。
這些羽流非常明亮,哈勃望遠鏡能輕易看到,而歐羅巴即使有羽流,規模也可能只有土衛二的千分之一甚至萬分之一。
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所有的疑問,都將在2030年4月得到答案。
那時,歐羅巴快船號將抵達木星系統,開始對歐羅巴進行49次近距離飛掠,最近的時候距離表面大概只有25公里。
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它攜帶的9臺科學儀器,比哈勃望遠鏡靈敏得多:紫外光譜儀能探測到更微弱的氣體信號,質譜儀能直接分析周圍的粒子成分,冰穿透雷達能透過冰殼看到下面的海洋結構。
即使沒有大規模的羽流,快船號也能通過測量磁場、分析表面化學成分,來尋找海洋中存在生命的跡象。
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