■ 孫天錫

木衛(wèi)二是木星的第六顆已知衛(wèi)星，論大小它是老四，其表面物質(zhì)為水冰。木衛(wèi)二與木衛(wèi)一一樣，都是巖質(zhì)星球，而且它們的主要化學(xué)組分亦大體一致，都是由硅酸鹽巖石構(gòu)成，只是木衛(wèi)二只有一層薄薄的冰的外殼（資料表明，其表面冰層的厚度不超過150千米）。從“伽利略”號傳回的資料表明，木衛(wèi)二內(nèi)部擁有層狀結(jié)構(gòu)，很可能其小小的內(nèi)核是熔融的。

木衛(wèi)二的表面完全不像內(nèi)太陽系中任何一顆星球的表面。它是幾乎絕對光滑的，只在極少的地方高出水平面幾百米。木衛(wèi)二上很少能看到隕石坑，到目前為止，直徑大于5000米的隕石坑只發(fā)現(xiàn)了三個。這些事實表明木衛(wèi)二表面的冰層十分年輕，可能只有3000萬年的歷史。

有裂谷的衛(wèi)星亦有水

與我們的月球一樣，在木星的許多衛(wèi)星上，隕石坑也很多。那么，木衛(wèi)二上的隕石坑為什么那么少呢？是否正是因為其內(nèi)部的某種構(gòu)造活動“抹去了”大部分隕石坑呢？當(dāng)然，還有其他的一些說法，譬如：氨或者甲烷的升華物侵蝕掉了木衛(wèi)二的大部分地形。此外，木衛(wèi)二表面那犬牙交錯的裂隙亦表明木衛(wèi)二內(nèi)部一定存在活躍的地質(zhì)構(gòu)造運動，其證據(jù)相當(dāng)確鑿：

1.冰板塊。盡管人類尚未登陸木衛(wèi)二，但我們從“伽利略”號發(fā)回的圖像中，已能看出那里存在著某些活動的跡象：小塊的冰殼就像冰筏漂浮在無形的海洋上，有的傾斜翹起，有的原地旋轉(zhuǎn)；暗色的冰條和巖石條帶看起來是從某一個擴張脊向外擴張的。這些暗色條帶就像七巧板一樣拼合在一起，從而隔出了若干跨度達(dá)幾百千米的、冰的板塊。美國航空航天局總部的道格拉斯·伊斯貝爾和加州帕薩迪納噴射推進實驗室的富蘭克林·奧唐奈認(rèn)為，恰恰是木衛(wèi)二上那些冰火山的噴冰和構(gòu)造板塊的折騰，重整了木衛(wèi)二凌亂的表面。

伽利略影像組成員、亞利桑納大學(xué)的羅納德·格里利博士明確指出：“木衛(wèi)二冰殼處處體現(xiàn)出各種板塊構(gòu)造運動交疊的跡象，在許多地區(qū)，我們看到冰殼曾以擴張的形式被拉開過，就如同地球的海底正在發(fā)生的那樣?！?/p>

2.軟流圈。探測器圖像表明，木衛(wèi)二表面那些龐大的冰板塊顯然正在斷開并互相分離著，有的翹起，有的旋轉(zhuǎn)。假如木衛(wèi)二的冰板塊也是漂浮在水面上的話，這種運動的最早方式也許就像地球極地的浮冰塊那樣。如果那些七巧板似的碎塊能如此巧妙地拼合在一起，其邊緣又能如此吻合，那它下面一定是或曾經(jīng)是液體，或者至少是半黏性狀態(tài)的冰，就如同地球上的軟流圈一樣。

3.島弧。木衛(wèi)二表面有不少弧形脊，類似地球上一個巖石圈板塊向另一個巖石圈板塊俯沖時形成的島弧。這就暗示，木衛(wèi)二的弧形脊可能是壓性的。

4.裂谷。伽利略影像組成員、亞利桑納大學(xué)的羅伯特·蘇里文博士指出，木衛(wèi)二的表面被十分復(fù)雜的脊嶺系統(tǒng)交叉覆蓋著。他說：“無論從什么角度來看，木衛(wèi)二的脊嶺都是很明顯的。而雙脊這種形式則是最常見的?！?/p>

5.應(yīng)力場。在重力場作用下，木衛(wèi)二受制于木星及其其他衛(wèi)星的不同方向的引力拖曳。在木星的每一天里，木衛(wèi)二被動地交替引張和壓縮。然而，木衛(wèi)二外殼又是剛性的，這種伸縮最終導(dǎo)致其外殼破裂。這一過程緩慢而持久，并可導(dǎo)致冰火山和間隙泉的噴發(fā)。而我們的地球在轉(zhuǎn)動時，其板塊則主要承受著經(jīng)向力與重力的合力在水平面南北方向上分力的擠壓。至此，木衛(wèi)二的板塊構(gòu)造已能與地球的相類比（見下面的表格）：

地球與木衛(wèi)二的板塊構(gòu)造

木衛(wèi)二上存在裂谷，存在板塊運動，那么，它上面能有水存在嗎？回答大多是肯定的。有科學(xué)家認(rèn)為，木衛(wèi)二反復(fù)伸縮所產(chǎn)生的熱量足以融化很深的冰層，造就了地表下的湖泊或海洋。

不少科學(xué)家相信，木衛(wèi)二的冰殼下存在著液態(tài)海洋，并可能深達(dá)100千米！亞利桑納大學(xué)的科學(xué)家認(rèn)為，除非在冰殼下存在著液態(tài)海洋，否則就無法用任何機制來解釋下述被稱為“彎曲”的現(xiàn)象：

“彎曲”表現(xiàn)為一串弧形裂隙，就像平面上的波浪?！皬澢鷺?gòu)造”在整個太陽系中是很獨特的，是由“航海者”號于1979年發(fā)現(xiàn)的，之后則由“伽利略”號負(fù)責(zé)對此特殊現(xiàn)象的研究。

負(fù)責(zé)該研究的亞利桑納大學(xué)博士格雷戈里·H.霍帕認(rèn)為，由于木衛(wèi)二軌道受到比它大的另兩顆衛(wèi)星——木衛(wèi)一和木衛(wèi)三的影響而變得有點古怪，使得它與木星之間的距離忽近忽遠(yuǎn)。這就導(dǎo)致那個假設(shè)的地下海洋產(chǎn)生潮汐，忽漲忽落。經(jīng)過計算，這種潮汐的漲落可達(dá)30米之多，從而可導(dǎo)致木衛(wèi)二冰殼的“彎曲”現(xiàn)象。

當(dāng)這種潮汐應(yīng)力超過冰殼的抗拉強度時，裂隙就產(chǎn)生了。這種裂隙沿著波狀曲線在木衛(wèi)二表面延伸，直到潮汐應(yīng)力逐漸減弱到小于冰殼的抗拉強度。“彎曲構(gòu)造”上的每一段弧長約200千米，要形成它只需3.5天，正好等于木衛(wèi)二沿木星的軌道周期。格雷戈里·H.霍帕很風(fēng)趣地說：“你大概可以跟得上它們的裂開速度，它們延伸到哪兒，你可以開車跟到哪兒。此外，由于那兒沒有足夠的空氣來傳播聲音，所以你只能依靠感覺到的振動來觀察它的裂開。”木衛(wèi)二在其冰殼下到底有沒有液態(tài)海洋，最終的答案可能要再等些時間。美國航空航天局曾計劃在2003年再做一次木衛(wèi)二的軌道探測，包括使用穿透冰殼的雷達(dá)、使用機器人探測器來探測冰殼下到底有沒有海洋。但可惜的是，我們并沒有看到下文。

值得指出的是，木衛(wèi)二的大氣層中還有分子氧。這一結(jié)論是由巴爾的摩約翰斯·霍普金斯大學(xué)和太空探測科學(xué)院的研究聯(lián)隊共同得出的，已發(fā)表在《自然》雜志上。

工程所在地區(qū)基準(zhǔn)路面結(jié)構(gòu)溫度調(diào)整系數(shù)為0.92，計算得到溫度調(diào)整系數(shù)kT2為0.94。對于無機結(jié)合料穩(wěn)定粒料，疲勞開裂模型參數(shù)a＝13.24，b＝12.52。彎拉強度為1.8MPa。

在已得到研究的太陽系61顆衛(wèi)星中，除木衛(wèi)二外，還有3顆衛(wèi)星存在大氣層：木星的木衛(wèi)一、土星最大的衛(wèi)星土衛(wèi)六以及海王星最大的衛(wèi)星海衛(wèi)一。

約翰斯·霍普金斯大學(xué)的首席研究員多伊爾·霍爾指出：“木衛(wèi)二的氧氣是那樣稀薄，以至于其表面壓力只相當(dāng)于地球的1/107。假如將木衛(wèi)二所有的氧氣放在地球大氣壓力下壓縮的話，最多只能灌注12個休斯敦航天艙。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在如此遠(yuǎn)的距離竟能逮住如此稀薄的氣體痕跡，實在是令人驚嘆！”

與地球上21%含量的氧氣不一樣，木衛(wèi)二氧氣的成因主要是非生物的。木衛(wèi)二冰殼暴露于太陽光下，并受到帶電粒子和帶電塵埃的撞擊，所有這一切使得冰殼表面產(chǎn)生水蒸氣和水分子的氣體狀碎片。一旦這些氣體狀水分子形成，一系列化學(xué)反應(yīng)也就隨之產(chǎn)生，并最終形成氫、氧分子。相對輕的氫逃逸至太空，較重的氧留了下來，形成了200千米厚的大氣層。

有了水體，有了分子氧，那么生命呢？有人警告說，不要把木衛(wèi)二上發(fā)現(xiàn)的稀薄氧氣曲解為生命的證據(jù)。木衛(wèi)二距離太陽太遙遠(yuǎn)了（7.8億千米），以至于其表面溫度竟然冷到－145℃，因此，不可能支持生命系統(tǒng)。

但仍然有人認(rèn)為：“地球生命的三大必備條件，木衛(wèi)二好像都具備。木衛(wèi)二存在水冰是明顯的，太陽系普遍存在有機物也是一種常識，最大問題是如何評價產(chǎn)生于木衛(wèi)二內(nèi)部的熱。圖像表明，木衛(wèi)二冰板塊的運動已證明木衛(wèi)二有足夠的熱能。”美國模擬實驗亦得出結(jié)論，當(dāng)太空隕石撞擊木衛(wèi)二時，有可能產(chǎn)生放電現(xiàn)象，所產(chǎn)生的電流及火花能夠為復(fù)雜有機物的產(chǎn)生創(chuàng)造條件。

人類遠(yuǎn)征路上的補水基地

地球人類要開始遠(yuǎn)征，絕不會向著太陽進發(fā)，總不能“飛蛾撲火”吧？人類的遠(yuǎn)征路途只能背著太陽，沿著火星→木星→土星→天王星→海王星→冥王星這樣的路線，因此，木衛(wèi)二是必經(jīng)之地。

木衛(wèi)二與地球的直線距離大約為6.84億千米。我們到達(dá)木衛(wèi)二需要多長時間呢？

太空飛船的速度問題一直是個十分嚴(yán)肅的問題。首先，要把一艘飛船加速到接近光速需要消耗極大的能量；其次，飛船以這樣高的速度飛行，不管碰到什么東西，都會造成巨大損害。就拿以1/10光速飛行的飛船為例，如果碰上一粒沙子，其效果就相當(dāng)于引爆1噸T N T炸藥！于是，美國科羅拉多州鮑爾航空航天技術(shù)公司的基爾斯頓教授提出了他的方案：以光速的1/500，也即每小時80.78萬千米的速度進行航天為最佳。

假如他的觀點是正確的，而且能夠?qū)嵤┑脑?，那么，要到達(dá)6.84億千米之外的木衛(wèi)二，路上大約只需要846小時，即35.25天！

然而，人類的飛船目前還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這種速度。火星比木衛(wèi)二要近得多，從地球飛到火星目前就需半年時間。我們不妨據(jù)此來推算一下人類飛船目前的實際速度：

地球與火星的距離是有變化的，其范圍為5570萬～12000萬千米。為了推算方便，取其平均距離8785萬千米。這段距離既然需要半年的時間，那么，人類飛船目前的實際速度約為20000千米/時。顯然，這20000千米/時的實際速度根本就不能與基爾斯頓提出的80.78萬千米/時的最佳速度相比，還差得遠(yuǎn)呢！

現(xiàn)實一點，如以20000千米/時的實際速度來測算，那么，我們從地球飛到木衛(wèi)二的時間約為3.9年?？磥恚宦飞弦稽c補給的水都沒有，卻要飛行將近4年，這無論如何是一種災(zāi)難。雖然用于航天器運轉(zhuǎn)的燃料電池工作的副產(chǎn)品之一就是水，但航天器上的氫與氧能夠維持更長時間的宇航需要嗎？我們?yōu)槭裁床怀浞掷媚拘l(wèi)二表面如此豐富的水冰來制造更多的氫、氧，以補給星際遠(yuǎn)征的需要呢？