水世界又近又远。

航空航天业不可避免的浪漫目标之一是寻找外星生命。
每一年，人类都变得更加务实，工程师的资源和劳动力变得更加昂贵，错误变得更加痛苦（尽管不那么频繁）——但寻找外星生命的梦想永远保持新鲜和人性化 至少找到细菌。

今天我想谈谈这个话题。
因为在将这样的梦想转化为行动时，第一个问题的明确答案出现了：我们要去哪里寻找外星生命？
到目前为止，似乎相当明显：哪里不热，哪里有液态水。

的确，我们在火星和月球上积极寻找和寻找水源，但不能说那里的气候是温室。火星湖泊可能是古代水圈的残余物，而月球上的水可能引起氦工业专家的兴趣，而不是外星生物学家。

但是在太阳系的一些地方，确实有很多水。我们正在谈论木星和土星的大卫星。在木星组中，这些是木卫二、木卫三和卡利斯托，土星的冰卫星土卫二是最有趣的。

顺便说一下，关于土卫二的物理和化学（甚至生态）条件的材料可以在互联网上的公共领域找到。也许我会在其他时间分享它们。

土卫二：

土卫二上的生活可能是什么：

那么，让我们来阐述一下我们对太阳系中水的了解。
地球上处于宜居带的水以液态形式大量存在。在太阳系的其余部分，水主要以冰的形式存在，那里的水冰与其他由于低温而呈固体的简单化合物混合。
它们是火星上的干冰、冥王星上的甲烷雪和谷神星上的氨冰。 
具有讽刺意味的是，在 2012 年，水冰的存在被证实存在于水星上——它在许多深陨石坑中被发现，那里的太阳光线几乎不会落下。

这就是水星北极地区的样子——冰沉积物用黄色标记：

在火星上，发现二氧化碳（干）冰与水冰结合在一起，但在地球上发现了甲烷冰 - 它非常巧妙地沉积并在海床和永久冻土中形成沉积物。
此外，彗星由各种形式的冰组成，包括水，以及来自柯伊伯带的无数天体。

柯伊伯带:

因此，冰，包括水冰，在近太空中都是微不足道的普通东西。但液态水不是，它是一种宝贵的资源，因为它在非常狭窄的宜居带内保持液态……以及在大型卫星上。

卫星上的水
伽利略发现的木星最大的卫星是木卫三、木卫二、卡利斯托和艾奥。土星最大的卫星是泰坦、瑞亚、狄俄涅、土卫八和土卫二。同时，泰坦是太阳系第二大卫星（仅次于木卫三），拥有强大的大气层。
在本文的上下文中，土卫二最有趣。我们还注意到海王星最大的卫星海卫一。

太阳系中的所有气态巨行星都有大量的大型卫星，其中大部分都富含甲烷和水等简单的氢化合物。以下是其中一些卫星的大小与地球大小的关系：

为什么这么暖和？

木星和其他巨行星远远超出宜居带，它们的卫星几乎没有太阳热量。然而，这些卫星，尤其是被冰覆盖的木卫二和土卫二，似乎拥有整个咸水海洋。

这些卫星的深处被潮汐力的作用加热。在轨道上移动时，卫星“试图脱离”它的行星，但行星保持着它。由于“重量类别”的巨大差异，卫星在每个循环中都会“皱缩”一点，并因此升温。这种潮汐效应最有趣的后果甚至不是上述物体上存在水，而是艾奥上记录的独特火山活动。我们先来谈谈这颗卫星。
木卫一是木星附近的卫星之一，直径约3660公里。它是伽利略在木星的前四颗卫星中发现的，还有木卫二、卡利斯托和木卫三。艾欧有太阳系中最猛烈的火山活动。它有大约400座活火山和大约10个活动火山区。与月球和火星不同，艾奥几乎没有撞击坑，因为它的表面非常年轻，任何出现的陨石坑都充满了硫磺流。艾奥部分地区的表面温度达到320摄氏度，阿米拉尼火山是太阳系中最活跃的火山。艾奥有一层稀薄的含硫气体，似乎也有自己的磁场和深层岩浆，温度可达 650 摄氏度。

所有这些剧烈的火山和磁活动不是由于岩石圈中放射性同位素的衰变，就像在地球上一样，而是主要是潮汐力的影响。除了前面提到的木星撞击之外，由于所谓的“轨道共振”，艾欧进入了木卫二和木卫三的潮汐带。因此，这就是当卫星被潮汐力过热时会发生的情况。 但在距离母行星更远、更弱更均匀的潮汐效应的情况下，情况会发生变化。远处的卫星，保持着岩石基地，只是融化了一点。 在继续讨论最有趣的——并解释 KDPV 上描绘的内容之前——我们将简要概述从这些天体中大量抽取水的地方。 显然，彗星不能把它放在那里。在火星上，冰主要来自彗星。现在那里非常干燥。在这种情况下，我们谈论的是一个相对较小的卫星上可能有几十公里深的海洋。

水从哪里来？
那么，如何在巨行星的大型卫星上积聚如此多的水呢？事实证明，这就是在原行星盘形成气态巨行星阶段展开的复杂动力学和热力学发挥作用的地方。
事实上，气态巨行星正在它们周围聚集微型“太阳系”。这颗巨行星本身主要由氢组成，然而，氢太少，无法触发热核聚变并将这样的行星变成恒星。但是在这颗巨大的行星周围，发生了剧烈的吸积：这颗巨大的行星被一大群微小的粒子包围着。
尘埃迅速与行星的氢云混合，更大的固体（在本节开头提到的文章中，它们被称为“鹅卵石”、“鹅卵石”）不仅成为原行星相对较重矿物的吸引点圆盘（硅酸盐），但也有比氢本身重的含氢化合物（水、氨、甲烷）在其上冷凝的物体。
最有可能的是，巨行星设法在它们的随从中找到了成熟的星子，从而产生了最大的卫星。
与此同时，离木星非常近，距离太阳约 2.7 个天文单位的地方，是所谓的“冻结线”或“雪线”。在这条线之外，含氢化合物保持稳定的固体或液体形式，但不会挥发。这就是为什么雪线后面有这么多星子，在巨行星上形成了巨大的卫星系统，在土星和天王星附近形成了环。所有这些天体，包括木卫一的阴暗面，都不断或偶尔被“雪”覆盖——例如，在 2018 年，使用 ALMA 望远镜，可以确定在木卫一的阴暗面，温度可以下降到-168 摄氏度，平均约为 -150 度。
然而，如果我们从像 Io 这样一个极端的例子中抽象出来，就会很清楚：在存在石头（硅酸盐）核和潮汐力不断影响的情况下，一颗大卫星可以被厚厚的冰壳覆盖，在其下将有整个液态盐水海洋，或无定形冰块。但是，让我们按顺序讨论这个。
间歇泉和羽流
这一切都始于 2004 年，当时卡西尼-惠更斯号任务抵达土星地区。卡西尼号探测器应该在土星轨道上工作，研究它的环和卫星，惠更斯号应该降落在土星最大的卫星泰坦上，顺便说一下，它有自己的大气层。处理“卡西尼”号数据的专家的主要兴趣与土星环的研究、行星磁场的研究以及（在“惠更斯”的帮助下）——泰坦的研究有关。但在 2005 年 7 月和 2006 年 11 月，飞越土卫二南极的卡西尼号收到了以下热图：

原来，真正的间歇泉，即结晶冰的喷射流，是从冰的裂缝中喷出的，这些喷射流比周围的表面温暖得多，它们的温度达到-93摄氏度。这就是为什么有人假设土卫二的冰壳下可能存在液态水。 2009 年，马克斯·普朗克学会的网站上甚至发布了一篇关于土卫二间歇泉研究的丰富多彩的文章。关于这些喷泉的成分和理化性质的部分非常好，我将在这里完整引用。文章作者认为土卫二南极有一个深盐湖，正是他被“卡西尼号”注意到 

“研究人员想知道这种对流是否仍在继续，仅潮汐变暖是否足以解释冰下洋流。无论如何，观测表明卫星的深度足够温暖，以至于湖中的水不会结冰并为间歇泉的活动提供营养。卡西尼-惠更斯任务 CDA（空间尘埃分析仪）的最新测量结果表明，土卫二上确实一定有一个冰下湖。许多年前，行星科学家已经假设，如果土卫二的冰壳下确实存在水库，到达卫星的温暖核心，则必须从构成核心的矿物质中提取氯化钠和其他盐类。 CDA 质谱仪已经检测到钠。
来自核物理研究所的 Frank Postberg。 Max Planck 分析了从 E 环（土星环边缘的第二个）收集的 1000 个粒子的数据。所有这些颗粒的直径都在 1 到 1/10 微米之间，大致与香烟烟雾中的一样。 “它们都主要由水冰组成，”Postberg 指出，“但大约 6% 的颗粒具有不同的成分；它们含有高达 6% 的盐，主要是氯化钠。氯化钠，又名食盐，也以高浓度溶解在地球的海洋中。”光谱分析还显示存在碳酸钙、碳酸氢钙和少量钾盐。来自海德堡的一位曾研究过物理和化学的行星科学家认为，这些化合物来自盐湖，因为水只有在液态时才能将盐提起来。水滴以气溶胶的形式从冰壳上方逸出，冻结并被蒸汽流抛到更高的地方。它们中的大多数在喷发后可能会落回地表，但有些会到达轨道并与土星环混合。湖中普遍存在的化学条件，隐藏在土卫二的冰盖下，以水滴形式存在。在来自 E 环的研究粒子的绝对大多数（约 90%）中，几乎没有盐，就像在蒸馏水中一样。 Postberg 认为这些水滴来自湖面上的水蒸气云。当携带它们的溪流凝结成纯水冰颗粒时，它们就会出现。


土卫二上是否只有南极湖或整个海洋的问题尚未最终解决，但该卫星于 2018 年进行的振动（摆动）测量证明有利于海洋。目前假设土卫二的结构如下所示：

在这种情况下，重要的是土卫二上间歇泉和羽流的发现刺激了木卫二的探索，它在某种程度上结合了土卫二和艾欧的特征，但从科学的角度来看比土卫二有趣得多，因为 1 ) 这颗卫星本身离地球更近 2) 欧罗巴的体积远远超过土卫二。和木卫一一样，木卫二上几乎没有撞击坑，这证明了它的浮雕年轻。但是，如果在木卫一上观察到熟悉的岩浆火山活动，那么木卫二上就会记录到冰火山活动，以及像土卫二一样的羽流；它们明显更弱，直到 2012 年才被哈勃太空望远镜发现。最新研究表明，这些羽状物的弱点可能表明木卫二没有完整的冰下海洋，而只有位于冰面下相对较浅的盐水库。 美国宇航局目前正在准备欧罗巴快船任务，该探测器预计将在 2022 年底前前往欧洲。它的主要任务是研究这颗卫星上的水并寻找生命迹象。

嫉妒的朱诺
在罗马神话中，朱诺是木星的妻子，她坚定地忍受了他无数次的背叛，同时对那些现在以木星众多卫星命名的对手仍然怀恨在心。为纪念朱诺号，美国宇航局于 2011 年 8 月发射的用于研究木星的航天器被命名。首先，“朱诺号”必须收集有关木星磁场、大气中水和氨含量的数据，并拍摄极地地区的照片。
总的来说，这些工作在 2016 年完成，“朱诺”号变成了木星的人造卫星，但在 2021 年计划在它的帮助下进行一系列新的研究——再飞越 42 次行星，在此期间，该装置应该调查所有大型（伽利略）卫星，以及 木星环。新计划最重要的方面是研究这些卫星上的水资源储备。于是，在 2015 年，人们提出了关于木卫三上存在地下海洋的假说。 就在那时，在这颗最大卫星的大气中观察到了极光，其模式表明它们受到了强大的地下磁源的影响，而这种磁力很可能是由盐溶液激发的。
2022 年 9 月，朱诺号将飞越欧洲。在此期间，NASA 将尝试近距离拍摄木卫二的羽流，扫描冰壳以寻找其中最薄的点，并寻找生命迹象。 此外，关于一种“板块构造”的数据正在积累——欧洲表面的冰区。 “朱诺”号也有可能观测到欧洲地震。

结论
上面对致力于研究巨行星卫星的最新和计划任务的回顾当然不是详尽无遗的。
直到现在，在大型卫星上还没有发现生命的踪迹，我们发现了这些卫星完全出乎意料的细节：
从研究在这些物体上形成的无定形冰开始，继续对低温火山的研究——顺便说一下，最近在俄罗斯发现了一个与低温火山非常相似的物体——以及修复和试图解释木卫三上的奇异极光。不管怎样，纯水和真水冰的储备，对我们以后研究太阳系，不管那里是否有生命，都非常有用。本着时代精神，纽约伊萨卡大学的研究员 Julie Rathbun 博士推出了#PlanetsAreOverrated 标签，认为“卫星更有趣”。我想是这样。

同时，如果全世界的政府和科学家们有一个清晰的外太空探索和殖民化路线图，那将会很有趣。通过集中力量。如果人类能够为此目的团结起来，那将会很有趣。
至少暂时在月球上建立一个前哨. 不幸的是，现在世界各地严肃而大型办公室的人们对权力、影响力、武器、金钱和战争比空间更感兴趣。

我希望并相信，在阅读这篇文章的人中，会有一个可以改变平衡的人。

同时，我的猫想吃鱼，而地球上的海洋中的鱼却越来越少。
我想知道未来的猫是否会在土卫二上品尝海洋中的鱼？