當你仰望星空之時，會不會思考我們在宇宙中是否“唯一”？這個問題一直困擾著人類，同時也推動我們不斷地探索和找尋答案。
2019 年年末，美國國家航空航天局（NASA）的科學家們在南極完成了對 “冰下探索浮力探測車” Bruie 的實地測試，他們希望有一天這個探測車能前往木衛二，探索這顆星球上的“冰下海洋” 是否擁有生命的存在。
Bruie 是 NASA 噴氣推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory）設計的、用於冰下探測的原型設備。而該實驗室的誕生，還和被譽為 “中國航天之父” 和“中國導彈之父”的錢學森有著密切聯繫。
圖 | NASA 噴氣推進實驗室官網截圖（來源：NASA）
當年，錢學森在獲得了麻省理工學院航空工程的碩士學位之後，轉到加州理工學院航空系學習，併成為了世界著名科學家西奧多 · 馮 · 卡門（Theodore von Kármán）的弟子。
錢學森和另外四名加州理工的學生一起在校內試圖製造火箭燃料，差點把宿舍都燒光了。但學校沒有開除他們，而是把他們趕到了學校附近河谷中的一個農場裡，在馮 · 卡門的指導下繼續研究。隨後，這個河谷中逐步發展的實驗基地，在今天就成為了 NASA 著名的噴氣推進實驗室。
目前，這所實驗室的項目主要包括火星科學實驗室任務、“卡西尼 - 惠更斯”土星探測計劃、火星偵查與探測計劃，以及各種行星發現、NuSTAR X 射線望遠鏡和斯皮策太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope）等。
噴氣推進實驗室設計這樣一個用於冰下探索的浮態探測車，是因為木衛二可能存在的、待發現的“外星生命”，一直吸引著科學家們的目光。
木衛二，也叫 “歐羅巴（Europa）” 是木星的天然衛星之一。在 1610 年被伽利略發現，並用希臘神話中一位美麗的腓尼基公主之名為其命名，它也是 4 顆伽利略衛星（木衛一 / 伊奧、木衛三 / 蓋尼米德和木衛四 / 卡利斯托）中最小的一顆。木衛二比月球稍小一些，主要由硅酸鹽 岩石構成，並具有水 - 冰地殼，以及一個可能的鐵-鎳核心。它有稀薄的大氣層，主要由氧氣組成；並且表面有大量裂縫和條紋，卻極少有隕石坑，是太陽系已知星體中表面最光滑的。
它看似擁有著形成生命的幾點要素：大量的水、可能的化學與潮汐加熱而成的能量，這是一種由 “引力拖船” 作用於星球的現象。其不僅能夠驅動化學反應，還能通過熱液噴口幫助化學物質在岩石、地表和海洋之間移動。
不過，木衛二的表面溫度在其赤道附近平均為 -163 ℃，而兩極更低，只有 -223 ℃；所以其表面的水是永久凍結的。但是科學家早期推測，潮汐力所提供的熱能可能會使表面冰層以下的水保持液態。而隨著人們對其不斷探索，越來越多的證據表明，在冰凍的表面之下存有廣闊的“海洋”，甚至其規模可能是地球上海洋的二到三倍。
2013 年 12 月，NASA 宣佈在木衛二表面發現黏土質礦物或可育成新生命；2016 年 9 月，NASA 的專家傑夫 · 尤德（Jeff Yoder）稱，木衛二的地下海洋被認為是太陽系中最有希望存在生命的地方。
圖 | 太平洋的深海熱液噴口生物群落，也是對木衛二上生命的假象類比（來源：National Undersearch Research Program，NURP）
這次對 Bruie 進行 “實地” 檢測的地點，NASA 選擇在了南極洲東部。六名科學家和工程師在一群企鵝的圍觀下，將探測車從冰層的一個裂口中投入到冰冷的海水中。這個裂口通向的深度接近兩米的冰層之下，即便是美軍的海豹突擊隊潛入都會有極大的風險。
NASA 噴氣推進實驗室的科學家們自 2017 年開始，就一直在開發冰下探索浮力探測車。其設計將儒勒 · 凡爾納（Jules Verne）在寫科幻小說時的創造力，與製造設備的最簡單結構相結合：僅通過一根軸連接著兩個披薩餅大小的輪子而組成。
“冰下浮力”的意思，就是海洋把它壓在冰架的腹部；當探測車行進時，它的傳感器會收集數據。在南極東部澳大利亞基地卡西站（Casey Station）附近的奧布賴恩灣（O'Brien Bay）冰層下進行的野外測試中，探測車 Bruie 成功經受了 3 次時間均為 3 小時的嚴酷環境考驗。
第 4 次關鍵測試，研究人員將探測車浸沒在冰下長達 42 小時 30 分鐘。該項目的首席工程師安迪 · 克萊斯（Andy Klesh）使用筆記本電腦來操控探測車。儘管探測車 Bruie 可以通過衛星連接進行導航控制，但在執行此任務期間，機械工程師丹 · 貝里斯福德（Dan Berisford）還是小心地給它繫上了一條黃色細繩。
探測車 Bruie 在冰下緩慢而平穩地遊動著。一臺機載攝像機將視頻傳輸到安迪的筆記本電腦上，揭示了一個比南極表面更陌生的地方。除了好奇的企鵝，這片大陸一片荒蕪，幾乎沒有生命。但在下方几米處，Bruie 發現有巨大的褐色海藻網緊貼在冰上，魚會在其周圍遊動並蠶食它。隨著光合作用的積聚，其周邊氧氣氣泡也在逐漸積累。
不過，儘管這一次對 Bruie 的實測結果十分成功，但目前尚不確定在何時能讓它訪問木衛二。這並沒有阻止 NASA 的工程師和科學家們積極地開發新技術來幫助其太空探索任務。
從地球來的宇宙飛船要在木衛二著陸需要花費幾年的時間，NASA 的伽利略計劃在 20 世紀 90 年代對木衛二進行了密切的研究。而下一個造訪的探測器將是木衛二快船（Europa Clipper），其計劃在 2025 年之前發射。在發射的幾年後，當快船到達時，它將繞著木星軌道運行，並在不同的角度與木衛二相遇數十次，以便徹底掃描並繪製出星球的地圖。
NASA 噴氣推進實驗室的該項目負責人凱文 · 漢德（Kevin P. Hand）對外表示：“在木衛二冰層下的海洋裡建造一艘像 Bruie 這樣的浮力探測車或其他潛水器等交通工具是我們的長期願景，我們希望有一天能實現它。探測車任務將在木衛二快船和到達火星表面的登陸器之後進行。目前這些前期工作將為穿越冰層、到達海洋奠定基礎。””
在木衛二上，真正的行動都會在冰下海洋中進行，如果有一個能實現冰下行走並檢測的探測車會十分有幫助。同樣，還可以去探求木衛二表面的輻射化學和地球物理學可能為其深處的生命提供氧氣的機制。
圖 | 下水之前的探測車 Bruie （來源：Nasa / jpl-Caltech）
“為了進行這類研究，任何海底探測車都必須是非侵害性的。雖然冰下探索浮力探測車 Bruie 可能會近距離遭遇從冰蓋底部散落下的脆弱藻類，但 Bruie 會非常紳士地踮起腳尖躲避開來。”曾與加州理工學院和西澳大利亞大學合作的技術專家丹尼爾 · 亞瑟（Daniel Arthur）如此解釋道。
“但探測車 Bruie 可能會存在電力短缺的問題。”丹尼爾 · 亞瑟補充道，“所以要儘可能地讓探測車在工作時少消耗能量，尤其這還是一種潛艇型的無人設備。我們不希望因探測車沒電而抹殺掉人類與外星生命的初次相遇。”
南極科學家艾莉森 · 默裡（Alison Murray）表示：“地球上的冰和海洋的界面是物理、化學與生物學相互作用的區域，該區域富含各種微生物。我們想了解這些界面的可居住性，以及該區域的生物多樣性；通過探測車 Bruie 在地球上的實驗，也會讓人們能更好地推測木衛二的黑暗水域中是否真的能維持生命。”
項目負責人漢德希望他們在探測車 Bruie 等設備上的工作能夠推動機器人的發展，以便探索冰與海洋交界處的地球冰凍圈。“我希望，從工程學角度出發，先在地球上完成相同的工作，以便獲得能在探索木衛二的冰下海洋時起到作用的能力。”他說道。
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