科学家描绘了太阳系探索的未来

根据最近发布的行星科学十年调查报告，火星样本返回任务和向天王星发射复杂的任务都是首要任务。

亚利桑那州大学生态学和进化生物学副教授里吉斯·费里埃说，冰冷的、可能适合居住的土星卫星土卫二，散发着引人入胜的羽状物，向太空喷射物质，“可能是我们在太阳系中发现现存生命的最佳机会之一。”最近的行星科学十年一次的调查提出了一个专门的任务，即在本世纪50年代到达土卫二。

美国宇航局/喷气推进实验室-加州理工学院

由于返回样本的任务，火星将在21世纪30年代一直是人们关注的焦点。但在21世纪40年代，天王星将成为舞台的中心，而土星的卫星土卫二将在21世纪50年代抢尽风头。这是根据最新的行星科学十年调查所概述的目标得出的结论。

随着《起源、世界和生命:行星科学和天体生物学2023-2032年的十年战略》的发布，行星科学界起草了一份蓝图，为美国决策者如何投资有限的可用资源用于太空探索绘制了蓝图。十年计划是一个指导委员会寻求并获得行星科学界建议的结果，它还有助于为太阳系探索奠定国际基调。

任务优先级?主要的轨道飞行器和探测器用来研究冰质巨大的天王星。一项前往土卫二的旗舰任务，将围绕土星的月球运行，并在其上着陆。一项持续的火星探索计划，包括返回样本任务。还有很多其他的小任务。最后但同样重要的是，保护我们的家园免受小行星撞击。

它通常被称为“十年”，是美国宇航局和国家科学基金会等资助机构的蓝图。而且，由于美国领导的任务通常包括国际仪器和调查人员，所以十年号在全球行星科学界产生了共鸣。

天王星

到目前为止，只有一艘宇宙飞船冒险前往天王星:旅行者2号。但如果最近公布的行星科学十年调查作为一个路线图，一个专门的天王星任务可能会在本世纪40年代到达。
哈勃望远镜(美国宇航局 / ESA / L。拉米/巴黎天文台
拥有近30颗卫星的天王星正在进行一项耗资数十亿美元的任务，这将是自1986年1月旅行者2号飞过天王星以来首次返回这颗寒冷的气体巨星。

天王星是太阳系中最冷的行星。由于不清楚的原因，它的核心不散发太多热量，所以它的云顶“表面”可能会寒冷到零下375华氏度(零下224摄氏度)。这颗行星还神秘地在它的一侧运行，它的两极位于其他世界的赤道处。这颗被狂风暴雨包围的冰巨行星富含氦和氢，还有足够的甲烷，使世界呈现出标志性的蓝色。计划中的任务将在21世纪30年代发射，并在2044年左右到达天王星。

苏黎世大学的Ravit Helled是一名研究气体巨星的科学家，他告诉《天文学》杂志，当谈到冰巨星时，“我们有更多的问题，而不是答案，提高我们知识的唯一方法是收集更多的数据，并有一个专门的旗舰任务。”

赫勒德说:“天王星和海王星仍然知之甚少，关于它们还有许多关键的开放的基本问题，例如:它们是如何形成和演化的?它们是用什么做的?这些行星的自转速率(一天的长度)是多少?磁场是如何产生的?它有核吗?……”

她补充说，天王星“很特别，因为它似乎与太阳处于热平衡”，但确切的原因仍然是一个谜。“天王星和海王星被称为‘冰巨星’，”她说，“我们仍然不知道它们实际上有多少水。”

赫尔德认为，前往天王星的任务“不仅能让我们了解太阳系形成之处的太阳星云的条件，还能让我们对许多由类天王星行星组成的系外行星系统有所了解。”

探索土卫二之谜

在21世纪50年代到达土星的卫星土卫二，提出的土卫二Orbilander将允许科学家彻底研究土卫二活跃的羽流，这些羽流积极地喷向太空。

约翰霍普金斯大学应用物理实验室

尽管土星310英里宽(500公里)的卫星土卫二相当小，但在最新的十年报告中，土卫二也受到了恒星的处理。部分原因是卡西尼号在2005年看到土卫二上喷发的液体羽状物。有水的地方，生命存在的可能性非常大。这些羽状物还含有不寻常数量的可能生物特征，比如甲烷，它可能是生物的副产品。

拟议中的“Orbilander”任务将于本世纪50年代抵达土卫二，绕月18个月，然后整个航天器降落到月球表面。到那时，它将飞过一些有趣的羽流，这些羽流非常活跃，它们所排斥的物质在土星周围形成了一个薄环。

一旦到达地表，奥比兰德号将花费两年时间寻找生物迹象。土卫二的表面对于航天器来说是相对安全的，因为它不像木星的卫星木卫二那样有强烈的辐射。根据美国宇航局的说法，“土卫二拥有生命所需的大部分化学成分，而且可能有热液喷口，向海洋喷出富含矿物质的热水。”

天体生物学家对土卫二的任务计划感到特别兴奋。亚利桑那大学生态学和进化生物学副教授里吉斯·费里埃是一位有生态学倾向的数学家，他告诉《天文学》杂志说:“土卫二可能是我们在太阳系中发现现存生命的最佳机会之一。”

Ferriere是一个团队的一部分,2021年的一篇论文发表在自然天文学表明卡产生的数据显示“观察到柱组合是一个可能的结果模型模拟,包括微生物活动,而这是一个不太可能的模拟结果只包括非生物(非生物)过程。”

换句话说，如果有微生物参与，那么在土卫二羽流中发现的化学物质就更有意义了。这就是新任务的由来。

Ferriere说:“仅凭卡西尼号的数据我们无法知道。”“奥比兰德是一个绝佳的机会，可以收集新数据来解开这个谜团。Orbilander被设计用来表征羽流中的有机分子，因此有可能探测到类地细胞的组成部分，如氨基酸或脂类。”

但是，即使orbilander号发现土卫二羽流的化学成分不是由生命产生的，Ferriere说这些数据也很重要:“我们仍然可以了解很多关于土卫二宜居性的信息，更广泛地说，了解有液态水存在的地外环境。”

火星，土卫六，月球等等

这篇对火星样本返回任务的高层概述显示了航天器将如何在火星上着陆，并部署一个漫游者来检索缓存的样本。然后，这些样本将从火星表面发射到轨道上，在那里，另一个航天器将收集它们并返回地球。

美国宇航局

将火星岩石运送到地球是另一个首要任务，这个任务已经融入了目前在这颗红色星球上的行动。“毅力”号探测器正在收集和储存样本，并将在未来的样本返回任务中返回。从火星取回这些样本并将其发射回地球的成本估计比其他旗舰任务要高，约为53亿美元。

《十年》还概述了两项较小的任务的一些可能性，包括计划飞往海卫一、土卫六、金星和小行星。另一种选择是使用火星着陆器，在火星冰层上钻孔，寻找生命的迹象，同时研究火星的地球物理特性。

另一种可能性是，将阿尔忒弥斯宇航员从月球南极收集的样本带回地球，这与《十年期》强调的科学必须是人类期待已久的重返月球的核心相吻合。

密切关注近地空间

该动画显示了截至2018年1月所有已知近地天体(neo)的位置和20年运动。

由于近地天体勘测任务(NEO)的资金被暂时推迟，行星防御在美国宇航局上次的预算申请中受到了打击。近地天体勘测任务是一个红外太空望远镜，旨在扫描潜在的危险太空岩石。然而，这十年的重点是近地天体探测任务。

该报告还对卫星星座的扩散表示关切，建议增加小型行星任务的预算，并强调需要精确跟踪、识别和纠正行星科学界在多样性、公平性和包容性方面的问题。

总而言之，行星科学和天体生物学的最新十年调查受到了广泛的欢迎。世界上最大的空间科学倡导组织——行星学会(The Planetary Society)赞扬了十年计划。

然而，实施这些雄心勃勃的计划需要资金。亚利桑那州研究人员吉姆·贝尔(Jim Bell)帮助准备了该协会的官方反应，他表示:“在我看来，对于那些支持调查中推荐的令人兴奋和雄心勃勃的行星科学和行星任务组合的人来说，在未来十年为推荐的项目争取资金可能是他们面临的最大挑战。”

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