木衛(wèi)二(又名：歐羅巴;英文：Europa，IPA: [ju?ro?p?];希臘文：Ευρ?πη)，木星的天然衛(wèi)星之一，由伽利略于1610年發(fā)現(xiàn)(不久之后又被西門·馬里烏斯(Simon Marius)獨(dú)立發(fā)現(xiàn))，是四顆伽利略衛(wèi)星中最小的一顆。在已知的63顆木星衛(wèi)星中，木衛(wèi)二是直徑和質(zhì)量第四大，公轉(zhuǎn)軌道距離木星第六近的一顆。

木衛(wèi)二 - 名字由來

剛剛發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)二的時(shí)候，馬里烏斯將它命名為歐羅巴(Europa)。歐羅巴是希臘神話中的一位美麗的腓尼基公主，其他三顆伽利略衛(wèi)星也被馬里烏斯以希臘神話人物分別命名為愛莪(Io，木衛(wèi)一)、蓋尼米德(Ganymede，木衛(wèi)三)和卡利斯托(Callisto，木衛(wèi)四)，這四個(gè)人物皆以俊美著稱。但是在20世紀(jì)中葉以前，相當(dāng)長的一段時(shí)期內(nèi)，這一套命名并未被天文學(xué)家所認(rèn)可。早期的文獻(xiàn)中多以位置編號(hào)將“歐羅巴”稱作“木衛(wèi)二”。1892年發(fā)現(xiàn)了木衛(wèi)五，比之前已知的所有木星衛(wèi)星都更靠內(nèi)。1979年旅行者號(hào)探測(cè)器又發(fā)現(xiàn)了三顆內(nèi)側(cè)衛(wèi)星，至此，“歐羅巴”的位置排到了第六。盡管如此，編號(hào)名仍然承襲下來，并偶有使用，中文因?qū)σ舻葐栴}，亦通行以“木衛(wèi)二”指稱“Europa”。

木衛(wèi)二 - 物理特征

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

木衛(wèi)二的主體構(gòu)成與類地行星相似，即主要由硅酸鹽巖石構(gòu)成。它的表面由水覆蓋，據(jù)推測(cè)厚可達(dá)上百千米(上層為凍結(jié)的冰殼，冰殼下是液態(tài)的海洋)，1995到2003年期間環(huán)繞木星進(jìn)行科學(xué)考查的伽利略號(hào)飛船所采集到的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)表明，木衛(wèi)二在木星磁場(chǎng)的影響下自身能夠產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)磁場(chǎng)，這一發(fā)現(xiàn)暗示著，其表層內(nèi)部很可能存在與咸水海洋相似的傳導(dǎo)層。木衛(wèi)二可能還有一個(gè)金屬性的鐵核。

表面特征

木衛(wèi)二的表面大體光滑，很少有超過幾百米的起伏，不過在某些地區(qū)也可以觀測(cè)到接近一公里的落差。木衛(wèi)二是太陽系中最光滑的天體。它那些顯眼的縱橫交錯(cuò)的紋路，也就是所謂的返照特色(albedo feature)，是由低淺的地形所造成。由于撞擊坑非常少，木衛(wèi)二是返照率最高的衛(wèi)星之一。這也暗示了它的表面是相當(dāng)“年青”和“活躍”的;基于對(duì)木衛(wèi)二可能經(jīng)受的彗星撞擊頻度的估算，它的“表面”年齡大概在2千萬到1億八千萬年之間。(the geological features of the surface clearly show a variety of ages)。

木衛(wèi)二表面最突出的特征就是那些張牙舞爪地布滿整個(gè)星球的暗色條紋。近距離觀測(cè)表明，條紋兩側(cè)的板塊有相向移動(dòng)的現(xiàn)象。大一點(diǎn)的條紋橫向跨度可達(dá)20公里，可以觀察到這些寬條紋的深色部分和板塊外緣有模糊過渡。規(guī)則的紋路，以及寬條紋夾有淺色的細(xì)紋，這些形態(tài)很可能是由表層冰殼開裂較溫暖的下層物質(zhì)暴露而引起的冰火山噴發(fā)或間歇泉所造成。這與在地球上的海脊有著相似的效果。據(jù)推想，大部分的裂痕是由木星所施加的強(qiáng)大的潮汐壓力所造成;由于木衛(wèi)二已被潮汐鎖定，它總是保持一個(gè)方向?qū)χ拘?，固定的壓力模式?yīng)該可以形成特定的可預(yù)測(cè)的破例式樣。然而在木衛(wèi)二表面上只有新近出現(xiàn)的裂痕才符合預(yù)測(cè)的式樣，其他的裂痕可以向各個(gè)方向延伸，年代越久遠(yuǎn)的就越是如此。一個(gè)較合邏輯的解釋是，木衛(wèi)二其表層的自轉(zhuǎn)速度要略快于其內(nèi)部，冰面下的海洋將外殼與更下層的地幔分隔開，冰殼在木星的重力牽扯下被撕裂。對(duì)比旅行者號(hào)和伽利略號(hào)拍攝的照片可測(cè)算出，大約每10,000年木衛(wèi)二的外殼會(huì)比其內(nèi)部多自轉(zhuǎn)一周。

木衛(wèi)二另一個(gè)顯著的特征就是遍布四野的或大或小或圓或橢的暗斑，拉丁文作lenticulae，義為“雀斑”。這些暗斑有的突起如穹有的凹陷如坑有的平坦如鏡，也有的紋理紛糅粗糙。突起的小丘多頂部平整，顯見著原本是與周遭的平原一體，受推擠上抬而形成。據(jù)推想，暗斑的形成是下層溫度較高的“暖冰”在透刺(diapir)作用下向上涌升而穿透表層的“寒冰”所致，其運(yùn)動(dòng)機(jī)理與(地球)地殼內(nèi)部的熔巖窨(magma chamber)相似。光滑的暗斑是“暖冰”沖破表殼時(shí)有融水滲出所造成，那些粗糙雜錯(cuò)的斑痕(又被稱作“混亂”(chaos)區(qū)域，如Conamara混亂地帶)是由大量細(xì)小的表殼碎片鑲嵌在暗色的圓丘中所構(gòu)成，就像是極地海洋中漂浮的冰山(地球)。

冰下海洋

木衛(wèi)二的表面溫度在赤道地區(qū)平均為110K(-163 °C)，兩極更低，只有50K(-223 °C)，所以表面的水是永久凍結(jié)的。但是潮汐力所提供的熱能可能會(huì)使表面冰層以下的水保持液態(tài)。這個(gè)猜想最初由針對(duì)潮汐熱的一系列推測(cè)所引發(fā)(略為偏心的軌道和木衛(wèi)二與其他伽利略衛(wèi)星之間的軌道共振所產(chǎn)生的后果)。伽利略計(jì)劃的讀圖團(tuán)隊(duì)在對(duì)伽利略號(hào)和旅行者號(hào)所拍攝的圖像分析之后推測(cè)木衛(wèi)二的地形特征意味著冰下海洋的存在。有學(xué)者將木衛(wèi)二表面極富特色的混亂地帶解釋為下層海水滲出地表而造成。但是這一解釋爭議極大，多數(shù)對(duì)木衛(wèi)二進(jìn)行研究的地質(zhì)學(xué)家更傾向于支持一個(gè)被稱作“厚冰”模型的理論，他們認(rèn)為即便存在這樣的海洋，也幾乎不可能對(duì)表面造成直接的影響。對(duì)冰殼厚度的估算也存在相當(dāng)大的分歧，有認(rèn)為是幾千米的，也有認(rèn)為是數(shù)十千米的。

木衛(wèi)二表面為數(shù)不多的幾個(gè)大形的撞擊坑就是支持“厚冰”模型的最佳證據(jù)。最大的一個(gè)撞擊坑被若干同心圓圈所環(huán)繞，坑內(nèi)被新鮮的冰填充得相當(dāng)平整。以此為基礎(chǔ)再結(jié)合對(duì)潮汐力所生成的熱能的估算，所推測(cè)出冰殼厚度在10到30千米之間，這就意味著冰下的海洋可能深達(dá)100千米。

伽利略號(hào)軌道飛行器還觀測(cè)到，木衛(wèi)二在通過木星巨大的磁場(chǎng)時(shí)自身會(huì)產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)度呈周期性變化的弱磁場(chǎng)(其強(qiáng)度與木衛(wèi)四接近，約為木衛(wèi)三磁場(chǎng)的四分之一)。有猜測(cè)認(rèn)為，冰下咸水海洋中的極性離子是該磁場(chǎng)的成因。 另有光譜分析的證據(jù)表明，木衛(wèi)二表面裂痕中微顯淡紅色的物質(zhì)有可能是從冰下滲出的海水揮發(fā)后沉積下來的鹽(比如硫酸鎂)。硫化氫也是這一現(xiàn)象的一個(gè)合理的解釋。但是，由于這兩種物質(zhì)的純凈物都是無色或白色的，別的一些物質(zhì)也被用于解釋淡紅色的成因，比如含有硫磺的混合物等。

大氣

1994年哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的Goddard高解釋度光譜儀觀測(cè)到，木衛(wèi)二的表面包裹著一層主要由氧構(gòu)成的極其稀薄的大氣(1地表氣壓約1微帕)。在已知的太陽系的所有衛(wèi)星當(dāng)中只有七顆具有大氣層(其他六星為木衛(wèi)一、木衛(wèi)四、 土衛(wèi)二、 木衛(wèi)三、 土衛(wèi)六 和 海衛(wèi)一)與地球不同，木衛(wèi)二大氣中的氧是非生物來源的。很可能是帶電粒子的撞擊和陽光中的紫外線的照射使木衛(wèi)二表面冰層中部分水分子分解成氧和氫，氫因原子量低而逃逸，原子量相對(duì)較高的氧則被保留下來。

溫度

天文學(xué)家認(rèn)為它表面覆蓋著水冰(溫度達(dá)零下300華氏度，即零下184攝氏度)，地表下可能存在由液體水構(gòu)成的汪洋大海。它表面的冰可能很適合滑冰，因?yàn)樗翘栂道锉砻孀罟饣奶祗w，木衛(wèi)二上有一些裂縫，但是沒有隕石坑。然而，盡管木衛(wèi)二由冰層包裹，而且表面溫度很低，但是一些科學(xué)家認(rèn)為，來自它內(nèi)部的熱量和木星的潮汐引力，足以使木衛(wèi)二上的海洋水溫滿足生命生存的需要。

木衛(wèi)二 - 對(duì)木衛(wèi)二的探索

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有關(guān)木衛(wèi)二的大多數(shù)知識(shí)都獲取自旅行者和伽利略兩次任務(wù)中的飛掠觀測(cè)(flyby)。雄心勃勃的木星軌道器計(jì)劃已于2005年取消，但是還有各種各樣針對(duì)木衛(wèi)二的未來探索任務(wù)的議案被不斷的的提出。

2006年NASA(美國航空暨太空總署)的預(yù)算中編列了應(yīng)美國國會(huì)的口頭提請(qǐng)為未來的環(huán)航木衛(wèi)二計(jì)劃而建立基金。在設(shè)想中，該計(jì)劃的任務(wù)包括：通過重力和高度的測(cè)量手段確認(rèn)木衛(wèi)二的表面冰殼下是否存在海洋;大范圍地對(duì)地表進(jìn)行高解析拍攝，通過光譜分析以確認(rèn)其表面物質(zhì)的化學(xué)成分;以及利用穿冰雷達(dá)對(duì)冰層進(jìn)行穿透探測(cè)等。該計(jì)劃甚至考慮讓飛船攜帶一個(gè)小型的著陸裝置，利用此裝置直接分析木衛(wèi)二表面的化學(xué)成分，同時(shí)采集地震波數(shù)據(jù)以確定冰層的厚度和活躍程度。然而目前不可確知該計(jì)劃是否有切實(shí)啟動(dòng)的可能，NASA2007年度的預(yù)算編列中就沒有這項(xiàng)資金。

另一個(gè)可行的計(jì)劃是使用與深度撞擊(DI)計(jì)劃相似的撞擊器。用撞擊器猛烈撞擊木衛(wèi)二表面以激起碎屑煙霧，讓一艘小型飛船穿過煙霧收集碎屑。因無須從木星或木衛(wèi)二的環(huán)航軌道上發(fā)射著陸器——當(dāng)然也省略了從衛(wèi)星上重新起飛的步驟——燃料的消耗將大大縮減，故而該設(shè)想被看成是最經(jīng)濟(jì)的方案之一。

還有一些更大膽的設(shè)想，比如發(fā)射一個(gè)著陸器尋找凍結(jié)在冰殼淺層的可能的生命跡象，或者直接深入內(nèi)部對(duì)冰下海洋進(jìn)行探查。提案之是派遣一個(gè)被稱作“融探”(Melt Probe)的巨型核動(dòng)力探測(cè)器(穿冰機(jī)器人——cryobot)，用它融冰打孔，一直鉆入到冰下海洋，接觸到水后再釋放一個(gè)自主運(yùn)行的水下行走器(涵泳機(jī)器人——cryobot)。這個(gè)裝置可以將收集到信息傳送回地球。穿冰和涵泳機(jī)器人都要經(jīng)過嚴(yán)格的消毒，以避免將可能從地球攜帶的有機(jī)質(zhì)誤認(rèn)作當(dāng)?shù)氐纳?，并杜絕對(duì)冰下海洋的污染。這一議案尚未進(jìn)入嚴(yán)肅籌劃的階段。

Cryobot在南極洲經(jīng)過了測(cè)試。隨著鉆頭通過產(chǎn)生的熱量融化冰層，探測(cè)器會(huì)“越陷越深”。融化冰層從理論上講是個(gè)不錯(cuò)的概念，但如果探測(cè)器碰到冰層深處的東西，比如大塊石頭，它將陷入其中不可自拔。如果不能融化冰層，那么探測(cè)任務(wù)將就此走向終結(jié)。 香港理工大學(xué)和匈牙利格拉茲威爾特勞姆福斯特研究所設(shè)計(jì)出將鉆探技術(shù)和融化方法完美融為一體的創(chuàng)新方法。他們提出的“熱鉆”(thermal drill)系統(tǒng)原型機(jī)在實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)不俗，實(shí)驗(yàn)結(jié)果刊登在2008年7月出版的《行星和空間科學(xué)》雜志上。

高?？臻g研究協(xié)會(huì)(Universities Space Research Association)于2006年南出版了一冊(cè)《太陽系探索指南》(Solar System Exploration Roadmap)作為NASA的決策參考。該手冊(cè)將對(duì)木衛(wèi)二的探索排在前列，建議于2008年啟動(dòng)一系列有關(guān)旗艦級(jí)木衛(wèi)二任務(wù)的策劃項(xiàng)目，并期望飛船能在2015年升空。

2011年11月16日，美國航天局研究人員分析“伽利略”號(hào)探測(cè)器發(fā)回的數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，木星的衛(wèi)星——木衛(wèi)二的冰封表面下可能存在大量液態(tài)水，水量與北美洲的五大湖相當(dāng)，這顆衛(wèi)星可能適宜生命存在。