科技名词定义
中文名称：木卫二
英文名称：Europa
应用学科：
天文学（一级学科）；天然卫星（二级学科）


木卫二Europa (英语发音"yoo ROH puh")，是木星的第六颗已知卫星，并是木星的第四大卫星，在伽利略发现的卫星中为离木星第二近。木卫二比地球的卫星月球稍微小一点。最近的哈博望远镜观察揭示出木卫二有一个含氧的稀薄大气（1e-11巴）。太阳系中大约165颗卫星里只知道有4颗卫星（木卫一，木卫三，土卫六和海卫一）拥有大气层。不像地球的大气中的氧，木卫二的并不是生物形成的。它最可能是由于太阳光中的电荷粒子撞击木卫二的冰质表面而产生水蒸气，然而分成氢气和氧气。氢气脱离，留下了氧气。


基本信息

　　公转轨道: 距离木星670,900 千米
　　卫星直径: 3138 千米
　　质量: 4.80e22 千克
　　欧罗巴是腓尼基公主，宙斯化成一头白色的牛，将她诱拐至克里特岛，并生下了米诺斯。　　伽利略号还发现了一些木卫二拥有微弱磁场的证据（相当于木卫三的四分之一）。
　　木卫二由伽利略和Marius于1610年发现。
相关数据

发现者： 伽利略 马里乌斯
发现日期： 1610年，1月
轨道平均半径： 671,034 km（0.004486 天文单位）
离心率： 0.0094
近地点： 664,700 km (0.00444 AU)
远地点： 677,300 km (0.00453 AU)
公转周期： 3.551181041 d（0.0097226 a）
轨道周长: 4,216,100 km (0.028 AU)
公转速度: 最大：13.871 km/s
平均：13.741 km/s
最小：13.613 km/s
轨道倾科角: 与黄道交角 1.79°
与木星赤道交角: 0.47°
所属行星: 天然卫星之一
平均直径: 3,121.6 km ([[地球的 0.245)
表面积: 3.1×107 km²（地球的 0.060）
体积: 1.593×1010 km³（地球的 0.015）
质量: 4.80×1022 kg (0.008 Earths)
平均密度: 3.014 g/cm³
表面重力； 1.314 m/s2 (0.134 g)
逃逸速度： 2.025 km/s
自转周期： 与公转同步
赤道转速: zero
自转轴倾角: 0.67
反照率: 5.3
表面温度: 最低 ~50 K 、平均 103 K、最高 125 K



木卫二介绍

组成
　　木卫二与木卫一的组成与类地行星相似：主要由硅酸盐岩石组成。但是与木卫一不同，木卫二有一个薄薄的冰外壳。最近从伽利略号发回的数据表明木卫二有内部分层结构，并可能有一个小型金属内核。但是木卫二的表面不像一个内层太阳系的东西，它极度的光滑：只能看到极少的数百米高的地形。凸出的记号看来只是反照率特性或是一些不大的起伏。
木卫二上的环形山很少；只发现三个直径大于5千米的环形山。这表明它有一个年轻又活跃的表面。然而，旅行者号做了一小部分的表面高清晰度地图。木卫二的表面精确年龄是一个悬而未决问题。
外观
　　木卫二的表面照片与地球海洋上的冰的照片相似。这可能是因为木卫二表面的冰以下有一层液态的水，或许有50千米深，由引潮力带来的热量保持液态。如果是这样的话，这将是除地球之外，太阳系中唯一一个有大量的液态水存在的地方。
　　木卫二最醒目的外观是遍布全球的一串串十字条纹。较大的一个向外扩散到淡色物质地带，长近20千米。最近的有关它们的起源理论是：它们由一连串火山喷出物或喷泉产生。

本质
　　旅行者号并没有好好观察木卫二，因为它是伽利略号探索的主要任务。来自伽利略号两次接近木卫二发回的图片看来验证了早期的理论：木卫二的表面相当年轻，只看到很少的环形山，一些活动很显然正在发生。有些区域看来很像春天到来时，两极的海洋处冰块融化的情景。木卫二表面和内部的确切性质还不很清楚，但有一个表面“海洋”的确切证据。
　　木卫二(Europa)是太阳系中另一颗与众不同的卫星。木卫二是太阳系中最明亮的一颗卫星，几百年来它以它的独特性使一批又一批的科学家对它着迷。它之所以显得如此明亮是由于它表面有一层厚厚的冰壳，这层冰壳上布满了陨石撞击坑和纵横交错的条纹。木卫二的内部很可能是非常活跃的，在冰壳下面很可能隐藏了一个太阳系中最大的液态水海洋，这个海洋中极有可能存在着生命。


木卫二的冰火山

　　木卫二的质量太小，以至于木星的其他卫星的引力严重影响到它。 在木星和木星其他卫星的引力牵引下，在木卫二上出现了潮汐摩擦力，使木卫二升温，从而使冰和液态水从木卫二表面喷发，场面非常壮观。就像地球上的火山那样，只不过，木卫二上的冰火山喷发的是冰和液态水。


木卫二上的冰川

　　木星的第一颗卫星上有火山，而第二颗卫星木卫二上却有冰川，与木卫一截然相反，这使科学家们感到困惑不解。木卫二是一个宁静的世界。它的地势非常平坦，最高的丘陵才50米。它的表面覆盖着一层晶莹剔透的冰层。科学家收到了宇宙探测器“旅行者”2 号发回的照片，通过研究，推测木卫二有一个带冰壳的固体核心，而且在冰壳和核心之间，可能有一层液态水。正是这样的构造，形成了木卫二平坦的地形，并使它承受了陨石以及小行星的撞击而不变形。天文学家史蒂文森等人计算了木卫二的热耗散，证实在核心和冰壳之间确实存在一个液态水层。他们通过几种不同模式的实验，得出了木卫二在25千米深的冰层下，存在着一个地下海洋的结论。

木卫二上的海洋

　　美国航宇局伽利略号木星探测器最新发回的图像表明，木星的卫星木星二上有大量的液态水，它表面上的冰幔只有1～2公里厚，并有内部火山热源存在。这是迄今为止关于某个地外天体上有液态水存在的最强有力的证据，也增大了人们搜寻到地外生命的可能性。如果木卫二真如科学家们设想的那样还存在着有机化合物，那么它就满足了生命存在的条件。
　　伽利略探测器在离木卫二仅586公里处飞过时拍摄的照片显示，似乎有是一些冰山漂浮在被冰覆盖的海面上。这些冰山最大的有13公里宽，可以明显地看出是从带沟槽的地带上断裂下来的。科学家们对于照片上的特征与地球北极区照片的相似程度感到吃惊。伽利略早先发回的图像曾表明木卫二有表面运动现象，但运动特征的尺度约有80公里，可能归结于无液体参与的板块运动。这次发现的冰山是漂浮在液体上，而不是在具有可延性的地幔上。
　　从冰山投下的阴影可以算出它们比周围的冰海高出100～200米。假定同地球上一样，冰的密度比液态水低约10%，那么冰山约90%的部分应在冰面以下。这就是说，冰山的厚度应在1～2公里。
　　目前在照片上这片冻结的海面上只找到了两处撞击坑，说明这里的形成年代可能还不到100万年。这增加了这片区域是新形成的、目前还存在液态水的可能性，而且这种现象在木卫二的其它地方可能也存在。新发现的证据表明，木卫二的整个表面可能比去年刚刚做过的估计年轻几个数量级。去年的估计是利用分辨率不足1公里的大范围图像，根据大型撞击坑（直径约10公里左右）的数目做出的，但某些这种 “撞击”坑的近视图像显示它们实际上是由木卫二内部现象引起的表面再造过程形成的。例如，在70米分辨率的近视图像上看得很清楚的一个多边形凹陷在大范围图像上就被错认为是一处撞击坑。
　　高分辨率还使得研究人员能够数出数量较多的小型撞击坑（直径0.1～1公里）的数目，这些数据使撞击坑尺寸/ 密度分布比按10亿年表面寿命估计的数值低3个数量级。这意味着该卫星的某些区域比原来估计的年龄低1000倍。要把撞击坑数目转化为木星表面年龄数据不是件容易的事，原因是人们对木星附近流星通过量的了解不像对地球附近那样充分。


木卫二表面光滑的解释

　　木卫二是不是像木卫一一般被引潮力“摩擦”加热？多少程度？是不是在冰下隐藏了什么火山作用呢？ 据英国有关媒体报道称，为了更深入地研究这颗木星的天然卫星，科学家们还计划在近期发射探测器前往木卫二进行近距离观测研究。科学家们之所以对木卫二存在着浓厚的研究兴趣，是因为他们认为木卫二厚密的冰层底下存在着大量的液态水。美国科学家们绘制出的这张木卫二地质图将帮助科学家们更多地了解这颗卫星的地质演化史和确定今后对其进行深入研究的基本方向。这张地质图是科学家们依据“伽利略”号和“旅行者-2”号探测器获取的资料绘制的。
　　众所周知，1998年-2003年，“伽利略”号和“旅行者-2”号分别对木星及其卫星进行了较近距离的探测研究。 根据目前获取的资料科学家们推断称，木卫二表面的地质历史相对年轻但富于变化，同时木卫二上很少有火山活动。它上面存在的诸多巨型裂谷很可能是木星强大的引力所致。据亚利桑那大学行星地质学教研室主任劳恩-格里利表示，绘制木卫二地质图最大的困难在于科学家们是否信任探测器发回的有关探测资料。
　　“旅行者-2”号探测器所拍摄的木卫二表面照片清晰度为每像素2公里。而“伽利略”号在围绕木星及其卫星飞行时所拍摄的照片清晰度可达每像素12.6-0.23公里。在绘制这张木卫二地质图时科学家们综合了这两枚探测器提供的数据资料。 认为木卫二上存在有关生命的科学家们还持有这样的观点，木卫二拥有生命诞生所必需的一切条件，那就是它上面存在着液态水、丰富的能源(主要指木星的强大引力)和有机化合物。如果木卫二上真存在生命，那么这些生命将类似于地球深海热水条件下生存的有机体。 2015年后科学家们将向木星及其卫星发射一枚专门的探测器。劳恩-格里利和来自美国局喷气推进实验室的罗伯特-帕帕拉尔多将率领数十名天文专家来研究如何去探测木星系统，包括探测器沿怎样的飞行轨道飞行、将搭载哪些科研仪器和设备等。 科学家们还希望向木卫二发射一枚配备有机器人的探测器，以便于能够深入木卫二冰层以下研究其地下水。不过，这一想法实施起来非常困难，因为木卫二表面覆盖的冰层可能达20公里厚。
　　据英国科学家们约翰-扎尔涅茨基称，欲研究木卫二必须得先发射轨道探测器以探知冰层以下到底是什么，然后再利用其它探测器去探个究竟。


木卫二表面以下发现液态水

　　科学家们发现木卫二的极地旋转轴偏移了近90度，像这样的极端变化表明在木星冰壳表面之下蕴藏着液态海洋，这将进一步说明木卫二很可能孕育着地外生命体。这项研究是由卡内基研究所、月球和行星研究协会和加州大学圣克鲁兹分校的科学家联合负责的，该研究报告发表在5月15日出版的《自然》杂志上。
　　卡内基研究所地磁部的伊萨姆氰禚苏亚马是该联合研究小组成员之一，他使用“航行者”号、“伽利略”号和“新地平线”号宇宙飞船拍摄的图片绘制了木卫二表面上直径超过500公里的大型弧状盆地。据悉，木卫二的半径为1500公里，略微地比月球要小一些。
　　通过对比木卫二极地旋转轴偏移施压形成的盆地断裂地形特征，研究人员测量极地旋转轴偏移了80多度，之前旋转轴位于当前赤道旁10度左右位置。
　　木卫二极地旋转轴猛烈的偏移很可能是由于极地表面以下存在着厚厚的冰层。马特苏亚马说，“旋转体需要在最大程度的旋转轴变化基础上寻求稳定平衡。对于木卫二而言，其外壳的厚度不一致将导致很大程度上的不平衡，因此木卫二在运行中必须改变旋转轴寻求新的稳定状态。”
　　像这样的变化被称为“真实极地偏移”，并不像由于板地筑造学上的视觉漂移。在地球、火星和土星的土卫二上也存在着真实极地偏移。马特苏亚马称，目前我们的研究也将木卫二列入其中，这说明我们需要对这颗行星进行更多的重新定位研究。
　　同时这项研究暗示着木卫二内部有液态水存在，科学家基于宇宙飞船拍摄的照片曾猜测这颗行星有广阔的地下海洋，这些照片揭示木卫二表面以下有断裂的冰表面。木卫二重力作用形成的潮汐力可将地下冰壳海洋加热成为热态水，即使地下海洋切断了太阳能来源，但是热量和液态水也有可以孕育生命。


木卫二可能存在类鱼生命
　　2009年11月，美国亚利桑那大学科学家理查德-格林博格等人经研究发现，木卫二可能存在类似于鱼类的生命。
　　如今许多科学家都相信，木卫二表面没有陆地，而在厚厚的冰层之下存在着一个覆盖全球的海洋，海洋深度大约为160公里。格林博格的最新研究表明，木卫二的海洋正在吸收大量的氧气，它所吸收的氧气量比此前的模拟预测结果还要多得多。科学家认为，这些氧气足够支持多种生命形态的存在，从理论上讲，目前木卫二海洋中至少应该存在300万吨类鱼生物。格林博格解释说，“尽管目前还不能说那里肯定存在生命，但我们至少知道那里的物理环境支持生命的存在。”
　　美国伍兹海尔深海生态学家蒂莫西-尚克认为，木卫二的海底环境与地球海洋底部的“热液出口”具有极大的相似性。众所周知，地球海底热液出口处存在着许多生命形态。因此尚克坚持认为，“如果木卫二上没有生命，那才是奇怪的事。”


木卫二的探索

　　有关木卫二的大多数知识都获取自旅行者和伽利略两次任务中的飞掠观测（flyby）。

计划一
　　雄心勃勃的木星轨道器计划已于2005年取消，但是还有各种各样针对木卫二的未来探索任务的议案被不断的的提出。
　　2006年NASA（美国航空暨太空总署）的预算中编列了应美国国会的口头提请为未来的环航木卫二计划而建立基金。在设想中，该计划的任务包括：通过重力和高度的测量手段确认木卫二的表面冰壳下是否存在海洋；大范围地对地表进行高 解析拍摄，通过光谱分析以确认其表面物质的化学成分；以及利用穿冰雷达对冰层进行穿透探测等。该计划甚至考虑让飞船携带一个小型的着陆装置，利用此装置直接分析木卫二表面的化学成分，同时采集地震波数据以确定冰层的厚度和活跃程度。然而目前不可确知该计划是否有切实启动的可能，NASA2007年度的预算编列中就没有这项资金。

计划二
　　另一个可行的计划是使用与深度撞击（DI）计划相似的撞击器。用撞击器猛烈撞击木卫二表面以激起碎屑烟雾，让一艘小型飞船穿过烟雾收集碎屑。因无须从木星或木卫二的环航轨道上发射着陆器——当然也省略了从卫星上重新起飞的步骤——燃料的消耗将大大缩减，故而该设想被看成是最经济的方案之一。

其他
　　还有一些更大胆的设想，比如发射一个着陆器寻找冻结在冰壳浅层的可能的生命迹象，或者直接深入内部对冰下海洋进行探查。提案之是派遣一个被称作“融探”（Melt Probe）的巨型核动力探测器（穿冰机器人——cryobot），用它融冰打孔，一直钻入到冰下海洋，接触到水后再释放一个自主运行的水下行走器（涵泳机器人——cryobot）。这个装置可以将收集到信息传送回地球。穿冰和涵泳机器人都要经过严格的消毒，以避免将可能从地球携带的有机质误认作当地的生物，并杜绝对冰下海洋的污染。这一议案尚未进入严肃筹划的阶段。

　　Cryobot在南极洲经过了测试。随着钻头通过产生的热量融化冰层，探测器会“越陷越深”。融化冰层从理论上讲是个不错的概念，但如果探测器碰到冰层深处的东西，比如大块石头，它将陷入其中不可自拔。如果不能融化冰层，那么探测任务将就此走向终结。 香港理工大学和匈牙利格拉兹威尔特劳姆福斯特研究所设计出将钻探技术和融化方法完美融为一体的创新方法。他们提出的“热钻”（thermal drill）系统原型机在实验中表现不俗，实验结果刊登在2008年7月出版的《行星和空间科学》杂志上。
　　高校空间研究协会（Universities Space Research Association）于2006年南出版了一册《太阳系探索指南》（Solar System Exploration Roadmap）作为NASA的决策参考。该手册将对木卫二的探索排在前列，建议于2008年启动一系列有关旗舰级木卫二任务的策划项目，并期望飞船能在2015年升空。


人类移居的可能性
　　2009年年底，美国亚利桑那大学科学家理查德格林伯格发表论文指出，目前木卫二的海洋中至少应该存活着300万吨似鱼复杂生物。这将13年前科学家们提出的木卫二生命假说又向前推进了一步。木卫二是1610年由伽利略发现的，航天器对木卫二的探测表明，它的外壳冰层下可能有海洋，有了海洋就意味着其中可能有生命存在。科学家们一直在设法揭开其生命之谜。


木卫二上是否有海洋

　　航天器对木卫二的探测表明，其上可能有海洋。正因如此，在对木星卫星的探测中，科学家们最重视的就是木卫二。
　　早在1979年，旅行者1号和2号探测木星时就发现，木卫二像个冰与奶油巧克力混合的大球体，表面上分布着弯曲条纹。科学家们分析研究木卫二的照片和探测资料后提出，该卫星表面覆盖着5000米厚的冰层，冰层下面可能有一个深达50千米的海洋。
　　从1996年伽利略号在距离木卫二16万千米处拍摄的照片上看，这颗星球呈现出冰壳状，表面裂缝交错，像地球两极的浮冰，说明冰层曾受到巨力的作用。科学家们研究后认为，这种力是由木卫二和木星及其他三颗伽利略卫星之间的引力形成的潮汐力，其作用不仅形成木卫二的表面特征，还使其内部的水以液态存在。
　　1996年末伽利略号从距离木卫二688千米处经过时拍摄的照片显示，木卫二表面有水流存在。科学家们说，这种现象表明木卫二内核很热，大量热能从火山口或热泉眼喷发出来，导致表面部分冰层融化。
　　1997年1月，伽利略号用磁强计对木卫二的磁场进行的探测显示，木卫二只能有一个内磁场才能解释获得的结果。这个内在导电层的导电率必须和含盐海水一样强。由此科学家们再次得出木卫二上可能有海洋的推论。同时，发回的新照片表明，木卫二表面裂缝位置发生了变化，说明很可能是表层下的海洋流动造成的。


“冰激凌”内热外冷“夹层”是海洋

　　1997年2月，伽利略号从距离木卫二586千米处飞过时拍摄的照片显示，木卫二表面最大的冰山宽达13千米，高为100～200米。美国科学家史蒂文等人认为，由于木星对木卫二内核的引力作用，使其冰幔下面的水保持液体状态，成为深达几千米的海洋。1998年12月伽利略号拍摄的照片显示，木卫二南部有一条长达800米的裂缝。
　　2000年1月，伽利略号从距离木卫二351千米处掠过时发现，木卫二地磁北极点位置频繁移动。科学家们认为，这是木卫二含盐海洋在冰层下流动形成电磁场引发的结果。
　　在研究了木卫二表面裂缝照片之后，2002年9月格林伯格研究小组宣称，木卫二冰层较薄，观测到的表层裂缝可使气体、热量和有机物质接触到表层下面可能存在的水。这种情况显示，木卫二可能存在的海洋同地球上的北冰洋相似。既然北冰洋能通过冰层的裂缝接触空气和热量，那么木卫二上的海洋也能通过冰层裂缝与外界接触。
　　科学家们依据旅行者2号和伽利略号获取的资料，于2007年绘制出的首张木卫二全球地质构造图揭示，其表面地质构造比较年轻且富于变化。2008年，科学家们发现，木卫二极地旋转轴偏移了80多度。这样的极端变化表明木卫二表面冰壳厚度不一致，在其下面有广阔的海洋。科学家们还用多种航天器获得的照片，绘制了木卫二表面直径达500千米以上的大型弧状盆地图像。经综合分析研究，科学家们认为，木卫二内部有一个金属核，核外是石质的壳，壳外是液态水海洋，海洋表面是冰层。