深空探测新闻两则

       火星是没有生命的行星，虽然它的地形是由河流和湖泊冲刷形成，但它们现在早已枯竭。今天火星上各种元素的同位素比例更是证明了火星不可能一直是现在的模样，它现有的大气仅仅是曾经的细微一缕。行星科学家猜测在过去四十亿年间，火星已经损失了它最初大气层的25％到90％，最可能至少有50％。

       对此，一个流行于行星科学家间的解释是，火星的大气被太阳风（以400公里/秒及以上的速度流出太阳大量的带电粒子）吹走。现在，NASA的MAVEN任务（Mars Atmosphere and Volatile Evolution）的科学家已经证实了这一假说。

       MAVEN航天器围绕着火星，在它的上层大气上下穿梭。利用MAVEN上携带的仪器测量，布鲁斯·雅科斯基（科罗拉多大学，博尔德分校）及其同事们确定了氩的两个同位素，氩-36和较重的氩-38的含量。氩是惰性气体，这意味着它不会与火星表面发生化学反应。摆脱它的唯一办法是将其从大气层剥离到太空。

       自然地，火星大气中氩气较重的同位素比较轻的同位素位置更低，因此可预测上层大气中氩-36与氩-38的比值。这种分化使更轻的同位素在“溅射”过程中更容易被太阳风剥离。

       溅射过程中，火星大气与太阳风相撞，来自太阳的紫外光子首先从大气的原子和分子撞出电子，形成离子。然后，太阳风携带上这些离子，旋转并将它们中的一些甩回大气中，让它们再次与大气中的中性原子和分子碰撞——例如氩–36，并将它们向任意方向“溅射”，包括完全脱离大气层的方向。

MAVEN的观察结果表明，如果火星一开始的氩-36含量与地球和其他太阳系天体相似，那么今天火星上的氩-36就太少了。为了解释为什么氩-36这么少，该团队3月31日在《科学》杂志上发表结论，火星历史上大约有三分之二的大气被“溅射”散失。

       这个结果与以前的火星研究一致（顺便说一下，MAVEN结果包含了好奇号的测量。）其实，同位素百分比不是新闻，MAVEN的显著贡献是为氩同位素的分离以及氩损失的过程提供证据。

       虽然氩是一个独来独往的元素（惰性元素），但它不会孤单。其他大气成分也会和它一起逃离火星。雅各斯基团队估计，基于氩比率，火星至少损失了一半巴（其中1巴(bar)=100kpa，是地球海平面上所受的大气压力）的主要大气分子——二氧化碳。这足以至少部分地解释了为什么火星丧失了以前更加温暖、潮湿的气候。

        因此，MAVEN证实，现代火星之所以是一个寒冷的沙漠世界，部分原因是太阳风吹散了保护它的大气。

      高要求的电力，磁力和能源技术，严酷的辐射和严格的行星保护规则是将欧空局的木星冰质卫星探测器（Jupiter Icy Moons Explorer, JUICE）从图纸付之于建造前必须解决的一些关键问题。

      定于2022年发射，2029年到达木星系统，Juice将花费三年半的时间来研究这颗巨大的行星动荡的大气，巨大的磁层，一系列纤细且不发光的环，和它的卫星。

      它将研究Ganymede（加尼美得），Europa（欧罗巴），和Callisto（加利斯托）这三颗大型冰质卫星，这些卫星被认为在冰壳之下拥有液态水海洋——甚至可能拥有可居住的环境。

      任务将最多用8个月的时间专门研究Ganymede，这将会是人类的航天器首次环绕月球以外的卫星。

     Juice将配备10种最先进的仪器，包括相机，冰穿透雷达，高度计，射电科学实验设备和能监测木星系统中的磁场和带电粒子的传感器。

      为了确保它能够在充满挑战性的木星系统环境中达成目标，航天器的设计必须满足严格的要求。

      三月上旬取得了实质性的进展，科学家完成了Juice的初步设计，并完成了它携带的科学仪器和地面站的接口设置，现在可以制造航天器原型来进行更严苛的测试。

      该审查还确认，5.3吨的Juice将由阿丽亚娜5型火箭发射。

      在远离太阳的外太阳能系统中运行意味着Juice需要一个大型太阳能阵列：预计将使用两片各由五块太阳能板组成的翅膀，其总面积将近100平方米，能够为Juice提供820瓦功率直至任务结束。

      发射后，Juice将进行五次引力助推：一次在火星，一次在金星，三次在地球，才能让它进入木星轨道。它的太阳能电池板将不得不应付剧烈的温度变化，由此它在飞越金星期间靠近太阳的时候，太阳能翼板将被倾斜，以避免过高的温度损坏太阳能电池。

      Juice的主引擎将推动它进入木星轨道，之后再推动它进入Ganymede的轨道。因此，发动机设计在现阶段也受到了严格的审查。

      一些特殊措施将帮助Juice应对在木星周围工作的这几年必须忍受的极端恶劣的辐射。这意味着科学家要仔细选择Juice的组件和材料，以及做好辐射屏蔽。