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海洋世界探索計劃

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木衛二的兩種可能模型

海洋世界探索計劃（英語：Ocean Worlds Exploration Program，簡稱OWEP）是美國宇航局制訂的一項太空計劃[1]，其目的是探索外太陽系中可能擁有地下海洋的衛星，以評估其宜居性並探尋簡單的外星生命生物印跡。

主要目標為冰殼下藏有海洋的木衛二、土衛二和土衛六，外太陽系中很多其他天體，通過逐個觀測或理論模型演示都推斷出擁有地下海洋。

2015年5月20日，美國眾議院撥款委員會批准了該議案，並指示美國宇航局制訂海洋世界探索計劃[2]。2016年啟動「海洋世界路線圖」（ROW）[3][4]並於2019年1月推出[5]。該機構通過支持前往木衛二的歐羅巴快船軌道飛行器任務[3][6]和到土衛六的蜻蜓號飛行任務正式開始了該計劃的實施。該計劃還支持對擬議中的歐羅巴着陸器概念[7]和探索海衛一的概念進行研究[8][5]。阿曼達·亨德里克斯（Amanda Hendrix）和特里·赫福德（Terry A. Hurford）是美國宇航局「海洋世界路線圖」小組的共同負責人[5][9]。

歷史

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土衛二海底熱液體活動想像圖[10]

美國宇航局預算提案的主要撰稿人約翰·庫爾伯森，為當時美國眾議院科學小組委員會負責人。2015年春季，他提出了一項預算申請，為美國宇航局開拓全新的任務計劃提供了新的機會[11][12]。2015年5月20日，眾議院撥款委員會批准了2016年財年眾議院商業、司法和科學版撥款法案(CJS)[6]，為此，該委員會指示美國宇航局制定海洋世界探索計劃，其主要目標是綜合應用發現、新疆界和旗艦級任務來發現另一個世界的生命，這些任務符合當前和未來行星科學十年調查建議[3]。

在2017財年預算申請中，委員會建議為「外行星」和「海洋世界」提供3.48億美元，其中不少於2.6億美元用於歐羅巴快船和着陸器[13]，爭取於2025年發射該軌道器[14]，並在隨後不久發射歐羅巴登陸器。

2017年一項技術分析報告指出，該任務在技術上面臨巨大的挑戰，「若沒有真正的戰略計劃，海洋世界探索計劃的巨大希望很可能仍無法實現」[15]。報告指出，目前海洋世界探索計劃的開發仍面臨須與其他太陽系任務一起爭奪技術設施的局面，這對戰略規劃毫無益處。報告建議應建立共同、多任務的技術基礎設施，並為發展該基礎設施投入更多資金[15]。

海洋世界路線圖報告已提交，並於2019年1月發布[5]。

科學目標

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木衛三內部可能的結構剖面圖，按比例繪製的圖層。

地球本身就是一個海洋世界，液態水對於我們所知的生命必不可缺。問題是外太陽系黑暗的外星海洋是否也適合簡單的生命形式宜居，如果是的話，它們的生化特徵又可能是怎樣[16]？

海洋世界探索計劃的目標是「識別、描述海洋特徵，評估其宜居性，尋找生命，並最終了解我們所發現的一切生命」[5]。

探索這些衛星將有助於回答生命如何在地球上產生以及它們是否也存在於太陽系其他地方的問題[17]，也可能會找到為地球生命起源提供線索的前生物化學物[18]。在外太陽系遙遠的海洋世界中發現的其它生命可能遵循與地球不同的獨立路徑形成和進化的，這將使我們對宇宙生命的潛力有更進一步的了解[4]。

戰略路線圖規劃團隊包括了海洋學家、生物學家和天體生物學家等科學家[3]，該規劃還考慮到了行星保護措施，以避免意外附着在着陸器上的細菌污染外星環境[3][4]。

目標

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到目前為止，太陽系中已確認為海洋世界的主要衛星有木衛二、土衛二、土衛六、木衛三和木衛四等[5]，其中木衛二和土衛二的可能性最高，因為它們的冰殼比另外的幾顆更薄(木衛二的冰殼不到10公里，土衛二的冰殼大約40公里)，而且部分證據表明它們的海洋與岩石地幔相接觸，這將為生命形成提供能量和化學物質來源[5]。土衛二冰殼的南極裂縫，使水冰和氣體從海洋逃逸到太空中，卡西尼土星軌道器上的質譜儀對其進行了取樣，得出使人興奮的結果[19]。而土衛六的海洋最深，達到50到100公里，但尚未觀察到活動噴流或冰火山作用的證據。

根據有限的宇宙飛船觀測結果，像海衛一、冥王星、穀神星、天衛五、天衛一和土衛四這樣的天體都被認為是候選的海洋世界[5]。

任務

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海洋世界探索計劃(OWEP)正着手前往木衛二的木衛二軌道器任務，這是該計劃的首個目標[3][20]，接下來，是到土衛六的蜻蜓號任務[5]。

該計劃還支持對擬議的歐羅巴着陸器[7]和海衛一「三叉戟號」概念的研究，這一任務為2020年度美國宇航局發現計劃提案的最終入圍者[21][5]。

另請參閱

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探索外太陽系水世界的天體生物學任務概念：

參考文獻

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  1. ^ Sherwood, Brent; Sotin, Christophe; Lunine, Jonathan; Cwik, Tom. Implementable program for efficient ocean-world exploration [高效探索海洋世界的可行方案]. 美國加利福尼亞州帕薩迪納: 42nd COSPAR Scientific Assembly (第42屆空間研委會科學大會). 2018-07-14/22 [2021-02-11]. Bibcode:2018cosp...42E3090S. B5.3-5-18. （原始內容存檔於2021-02-14）. 
  2. ^ Foust, Jeff. “Ocean Worlds” discoveries build case for new missions [「海洋世界」探索奠定了新任務的基礎]. spacenews (太空新聞). 2017-04-14 [2017-09-30]. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 McEwen, Alfred. 海洋世界路线图 (PDF). Lunar and Planetary Institute (月球與行星研究所). 2016-02-01 [2017-09-30]. （原始內容存檔 (PDF)於2020-09-25）. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 美国宇航局探索木卫二和其他“海洋世界”的计划. 今日宇宙 (PhysOrg). 2017年3月6日 [2017-09-30]. （原始內容存檔於2021-02-08）. 
  5. ^ 5.00 5.01 5.02 5.03 5.04 5.05 5.06 5.07 5.08 5.09 美國宇航局前往海洋世界的路線圖 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Amanda R. Hendrix, Terry A. Hurford, Laura M. Barge, Michael T. Bland, Jeff S. Bowman, William Brinckerhoff, Bonnie J. Buratti, Morgan L. Cable, Julie Castillo-Rogez, Geoffrey C. Collins, etal. 《天體生物學》, Vol. 19, No. 1. doi:10.1089/ast.2018.1955
  6. ^ 6.0 6.1 美国宇航局2016财年预算申请 (PDF). 太空政策在線. 2015年5月27日 [2017-09-30]. （原始內容 (PDF)存檔於2020-07-31）. 事實上，該議案所附報告指示美國宇航局制訂一項「海洋世界探索計劃」，歐羅巴任務就是其中一部分。 
  7. ^ 7.0 7.1 歐羅巴着陸器. （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 美國宇航局噴氣推進實驗室主頁. 2019年9月22日查閱.
  8. ^ Brown, David W. 海王星的卫星海卫一是美国宇航局所提出任务的目的地. 《紐約時報》. 2019-03-19 [2019年3月20日]. （原始內容存檔於2019-11-21）. 
  9. ^ Fish, Tom. 美国航天局海洋世界任务：美国航天局搜寻外星生命的太空计划. 英國快車. 2019年3月5日 [2021年2月4日]. （原始內容存檔於2021年2月13日）. 
  10. ^ Hsu, Hsiang-Wen; Postberg, Frank; et al. 土卫二内部正进行着热液活动. 自然. 2015年3月11日, 519 (7542): 207–10. Bibcode:2015Natur.519..207H. PMID 25762281. doi:10.1038/nature14262. 
  11. ^ Wenz, John. 美国宇航局想在海洋卫星上进行水下探测. 大眾機械雜誌. 2015年5月19日 [2017-09-30]. （原始內容存檔於2017-10-09）. 
  12. ^ Berger, Eric. 众议院预算为美国宇航局最终在外太阳系发现生命的计划播下了种子. 休士頓紀事報. 2015年5月19日 [2017-09-30]. （原始內容存檔於2017-10-01）. 
  13. ^ Foust, Jeff. 欧罗巴快车通过关键审查. 太空新聞. 2019年8月22日 [2021年2月4日]. （原始內容存檔於2023年2月27日）. 
  14. ^ Foust, Jeff. 2019财年最终预算法案为美国宇航局争取215亿美元. 太空新聞. 2019年2月17日. 
  15. ^ 15.0 15.1 循着(外太陽系)水的蹤跡：探索海洋世界的方案選擇 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. (PDF). B. Sherwood, J. Lunine, C. Sotin, T. Cwik1, F. Naderi. 2017年行星科學2050展望研討會.
  16. ^ Dunford, Dunford. 探索海洋世界的任务：寻找生命. 美國宇航局行星科學部. 美國宇航局. [2017-09-30]. [失效連結]
  17. ^ Creech, Stephen D; Vane, Greg. 海洋世界探索和SLS：实现对生命的探索. 美國國家航空航天管理局技術報告服務器. 美國宇航局. [2017-09-30]. （原始內容存檔於2021-02-08）. 
  18. ^ Anderson, Paul Scott. “海洋世界探索计划”：新的预算提案要求对木卫二、土卫二和土卫六实施探索任务. AmericaSpace. 2015年5月15日 [2017-09-30]. （原始內容存檔於2017-11-12）. 
  19. ^ Postberg, Frank; et al. 来自土卫二深处的有机化合物大分子. 自然雜誌. 2018年6月27日, 558 (7711): 564–568. Bibcode:2018Natur.558..564P. PMC 6027964 可免費查閱. PMID 29950623. doi:10.1038/s41586-018-0246-4. 
  20. ^ 美国宇航局2016财年预算申请 (PDF). 太空政策在線. 2015年5月27日 [2017-09-30]. （原始內容 (PDF)存檔於2020-07-31）. 事實上，該法案所附報告指示美國宇航局制定一項「海洋世界探索計劃」，歐羅巴任務為其中的內容之一。 
  21. ^ Brown, David W. 海卫一是美国宇航局拟议任务的目的地. 《紐約時報》. 19 March 2019 [20 March 2019]. （原始內容存檔於2019-11-21）. 
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