地质学家邓肯·杨在南极洲用破冰雷达工作,这项工作将在木星冰冷的卫星木卫二上复制。
“木卫二快船”于10月14日发射升空,是第一个设计用于太空探测的任务对木星的卫星木卫二进行详细的研究
科学家说,有证据表明木卫二上可能存在生命的成分
该航天器将飞行29亿公里,于2030年4月到达木星,绕木星运行包括49次近距离飞掠木卫二
来自新西兰的邓肯·杨副教授是REASON仪器科学小组的成员。REASON是“快船”上的一个穿冰雷达,它将向月球的冰壳发射能量,并解释返回的数据。
作为“木卫二快船”任务的一部分,一名痴迷于太空探索的塔拉纳基男子正在实现儿时的梦想。“木卫二快船”任务于10月14日发射了一枚太空探测器,目的是调查木星这颗冰冷的卫星是否具备生命存在的条件。
邓肯·杨总是被天文学和科幻小说所吸引,9岁时就读于拉塔皮科小学,他是塔拉纳基活跃天文学小组中最年轻的成员。
他当时最喜欢的书是什么?阿瑟·C·克拉克的小说《2010:奥德赛2》是《2001:太空漫游》的续集,在这部小说中,在木星卫星木卫二冰冷的表面下寻找生命是故事的中心。
快进四十年,杨正在为美国宇航局的任务工作,研究同一个月球上是否存在生命的条件。
杨现在是德克萨斯大学奥斯汀分校的一名副教授,他是REASON仪器科学团队的成员。REASON是一种穿冰雷达,它将从“快船”探测器向木卫二的冰壳发射能量。
这是一幅艺术家的概念图,描绘的是木星的卫星木卫二(Europa)冰冷的表面上的水蒸气羽流,木卫二距离太阳约8亿公里。
然后,该团队将帮助解释返回的数据,以了解木卫二是否适合居住,并了解冰下的地理景观。
这位现年49岁的地质学家说,他早年在塔拉纳基东部一个农场长大的经历对他形成了影响。
“我一直对天文学和科幻小说着迷,所以这些事情与20世纪80年代的太空任务密切相关。当我还是个孩子的时候,旅行者号太空探测器飞过了许多行星,然后我设法与新普利茅斯天文学会和塔拉纳基活跃天文小组建立了联系。
“他们是天文学家,遇到了……每个月。他们大多数都是40多岁的人,而我当时只有9岁,妈妈会带他一起去参加会议,我会通过望远镜观察,并订阅《天文学杂志》,那是美国最大的天文爱好者杂志。
“是啊,我当时如饥似渴地看科幻小说。”
离开英格尔伍德高中后,仍然对太空着迷的杨进入了坎特伯雷大学。
“我去坎特伯雷主要是因为我知道他们有一个伟大的天文学项目,他们在蒂卡波湖旁边有约翰山天文台。所以我去了那里,基本上成为了一名天文学家。然后我了解到天文学有很多数学,”杨说。
“然后是地质学,坎特伯雷也以地质学而闻名,那里有岩石和实地考察。所以我最终选择了地质学这条路。我觉得这样更舒服。”
2022年初,新西兰科学家邓肯·杨拿着木卫二快船飞船的模型,指着一个REASON雷达天线。
在坎特伯雷的最后一年,杨灵光一现。
“我意识到,你实际上可以将这两门学科与行星地质学结合起来。实际上有新西兰人在那里做了贡献。
“坎特伯雷大学的一位教授,他实际上曾帮助训练阿波罗14号宇航员在月球上进行地质探险。还有布莱恩·梅森,他是一位研究陨石的著名天文学家。
“所以我意识到我可以做出贡献。”
木星的卫星木卫二:美国宇航局表示,木星有一个由环、小行星和卫星组成的复杂系统,估计包括80到95颗卫星。
随后,杨申请了美国的研究生院,并获得了奖学金,进入德克萨斯州达拉斯市的南卫理公会大学学习,在那里他完成了金星地质学的博士后项目。
杨说,他很幸运地来到了美国,当时美国正从太空探索的长期停滞中走出来。
“上世纪90年代末,当我正在攻读博士学位时,我们突然有了前往火星的新任务。我们让(美国宇航局的)伽利略(宇宙飞船)在木星上工作。然后最终会有卡西尼号任务,它将被组合在一起,并向土星发射,在那里它发现了许多令人难以置信的东西。”
伽利略证实木卫二是一个迷人的目标。
“利用伽利略号上的磁力计,他们能够探测到木卫二内部有一层咸水层——这是海洋的明确迹象。海洋的面积可能是地球海洋的两倍。”
但毕业后不久,杨就失业了,回到了奥特罗阿,之后他被选中参与一个非常基于地球的项目。
“我的签证过期了。我回到新西兰了。我对雷达了解很多,对行星、测绘和与之相关的工具也了解很多,我被德克萨斯大学地球物理小组以前所未见的方式接走,并被派往南极洲工作了四个半月。”
在那里,杨帮助调查了地球上最大的冰川之一的思韦茨冰川(Thwaites Glacier),用的是一个穿冰雷达的原型,这将是他参与木卫二快船(Europa Clipper)任务的关键。
这让他成为了德克萨斯大学的博士后,负责处理斯韦茨冰川项目的数据
“我们能够利用这些数据来扩大我们对斯韦茨冰川的了解,但如果我们采用类似的雷达技术,它也让我们能够为我们在木卫二上可能看到的东西建立一个模板。”
杨说,木卫二快船是在喷气推进实验室建造的,喷气推进实验室是由美国宇航局在洛杉矶的加州理工学院运营的,但德克萨斯大学负责雷达的使用。
“所以有雷达,然后在木卫二上还有其他八个仪器,它们将研究木卫二问题的不同方面。
“我们有相机,我们有成像光谱仪,可以观察火星表面的成分。我们有质谱仪可以探测木卫二周围的粒子。
“我们有一个磁力计来跟踪对冰架下海洋的观察,我们可以利用航天器本身来观察木卫二的重力场,告诉我们更多关于质量分布的信息。”
杨说,木卫二快船是美国宇航局有史以来发射的最大的行星探测器,它的太阳能电池板大约有一个篮球场那么大。
“然后我们的雷达天线位于太阳能阵列的边缘,”他说。一些天线长达16米。
“所以我们有两个频率:一个是甚高频,有点像电视频率;然后我们有一个高频频道,它在更低的频率上,它们是互补的。
“基本上,我们发射雷达能量脉冲,然后进入冰冷的冰中,而冰对这些频率的雷达波来说是非常透明的。然后向下反射它在地下看到的任何东西。
“雷达反射非常强烈的是水。所以如果冰架地下有水,你应该能看到它。”
他说,他们希望能了解到有关木卫二潜在宜居性的一些有价值的信息。
“尽管我们非常小心地说,木卫二快船不是一个生命探测任务,但这可能非常困难,关于生命到底是什么,这很有哲学意义。
“但我们可以看到能量梯度是否在正确的地方,化学物质是否在正确的地方,以及行星的结构是否在正确的地方,是否可以允许生命存在。”然后,如果它看起来有希望,我们可以发射一个后续任务来证明这一点。”
虽然该项目的其他科学家将不得不等到2030年木卫二快艇抵达木星,以便其49次月球飞行中的第一次开始工作,但杨和他的团队将在此期间忙于测试雷达。
这包括从火星表面进行测试测量,通过旋转航天器对银河系进行扫描,并让航天器向地球发射雷达波。
杨说,尽管他对参与木卫二快船任务感到非常幸运和荣幸,但他一直觉得参与太空探索是可能的,尽管他在塔拉纳基农村长大。
“我遇到过很多做过了不起事情的人。只有新西兰的天文学家,塔拉纳基活跃天文小组的领导人之一,罗德·奥斯汀,他发现了三颗彗星。我的意思是,其中一颗彗星最终成为哈勃太空望远镜系统观测到的第一颗彗星。
“所以它看起来是有形的。这似乎是一件只要坚持一点,你就能参与其中的事情。我的意思是,我一直梦想着它,所以是的,梦想它很容易,但这条道路上有一些我意想不到的中断。”
作为美国国家科学基金会COLDEX项目的一部分,他在南极寻找南极最古老的冰,在那里他使用了一架装备有雷达等仪器的飞机,与他在欧罗巴快船上使用的非常相似。
他说,其中一个意想不到的意外是有机会访问南极洲,研究那个项目的数据,“我现在还在做”。
“今年早些时候,我在南极,在美国南极站工作,使用一台8岁的DC3,它配备了与欧罗巴快船非常相似的雷达,寻找南极洲最古老的冰。”
杨对所有梦想从事太空探索的新西兰年轻人有一个简单的信息:
“这很有可能。当我离开新西兰的时候,我喝的是速溶咖啡,在新西兰根本就没有空间可言。现在火箭实验室定期从Māhia半岛发射,你可以在新西兰喝到非常好的咖啡。
“忠于你的愿景和兴趣,无论是太空还是其他任何东西。”
10月14日,搭载欧罗巴快船飞船的SpaceX猎鹰重型火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空。