基本資料

木衛(wèi)四又稱為卡里斯托（Callisto、英語發(fā)音：/k??l?sto?/、希臘文：Καλλιστ?）是圍繞木星運轉(zhuǎn)的一顆衛(wèi)星，由伽利略·伽利萊在1610年首次發(fā)現(xiàn)。木衛(wèi)四是太陽系第三大衛(wèi)星，也是木星第二大衛(wèi)星，僅次于木衛(wèi)三。木衛(wèi)四的直徑為水星直徑的99%，但是質(zhì)量只有它的三分之一。該衛(wèi)星的軌道在四顆伽利略衛(wèi)星中距離木星最遠(yuǎn)，約為188萬千米。木衛(wèi)四并不像內(nèi)層的三顆伽利略衛(wèi)星（木衛(wèi)一、木衛(wèi)二和木衛(wèi)三）那般處于軌道共振狀態(tài)，所以并不存在明顯的潮汐熱效應(yīng)。木衛(wèi)四屬于同步自轉(zhuǎn)衛(wèi)星，永遠(yuǎn)以同一個面朝向木星。木衛(wèi)四由于公轉(zhuǎn)軌道較遠(yuǎn)，表面受到木星磁場的影響小于內(nèi)層的衛(wèi)星。

木衛(wèi)四由近乎等量的巖石和水所構(gòu)成，平均密度約為1.83克/厘米。天文學(xué)家通過光譜測定得知木衛(wèi)四表面物質(zhì)包括冰、二氧化碳、硅酸鹽和各種有機物。伽利略號的探測結(jié)果顯示木衛(wèi)四內(nèi)部可能存在一個較小的硅酸鹽內(nèi)核，同時在其表面下100千米處可能有一個液態(tài)水構(gòu)成的地下海洋存在。

由于木衛(wèi)四上可能有海洋存在，所以該衛(wèi)星上也可能有生物生存，不過概率要小于鄰近的另一顆衛(wèi)星木衛(wèi)二。多艘空間探測器都曾對該衛(wèi)星進行過探測，包括先驅(qū)者10號、先驅(qū)者11號、伽利略號木星探測器和卡西尼號。長久以來，人們都認(rèn)為木衛(wèi)四是設(shè)置進一步探索木星系統(tǒng)基地的最佳地點。

木衛(wèi)四表面曾經(jīng)遭受過猛烈撞擊，其地質(zhì)年齡十分古老。由于木衛(wèi)四上沒有任何板塊運動、地震或火山噴發(fā)等地質(zhì)活動存在的證據(jù)，故天文學(xué)家認(rèn)為其地質(zhì)特征主要是隕石撞擊所造成的。木衛(wèi)四主要的地質(zhì)特征包括多環(huán)結(jié)構(gòu)、各種形態(tài)的撞擊坑、撞擊坑鏈、懸崖、山脊與沉積地形。在天文學(xué)家仔細(xì)考察后，發(fā)現(xiàn)該衛(wèi)星表面地形多變，包括位于抬升地形頂部、面積較小且明亮的冰體沉積物及環(huán)繞其四周、邊緣較平緩的地區(qū)（由較黑暗的物質(zhì)來構(gòu)成）。天文學(xué)家認(rèn)為這種地形是小型地質(zhì)構(gòu)造升華所導(dǎo)致的，小型撞擊坑普遍消失，許多疙瘩地形是遺留下來的痕跡，該地形的確切年齡還未確定。

木衛(wèi)四上存在一層非常稀薄的大氣，主要由二氧化碳構(gòu)成，成分可能還包括氧氣，此外木衛(wèi)四還有一個活動劇烈的電離層?？茖W(xué)家們認(rèn)為木衛(wèi)四是因木星四周氣體和塵埃圓盤的吸積作用而緩慢形成的。由于木衛(wèi)四形成過程緩慢且缺乏潮汐熱效應(yīng)，所以內(nèi)部結(jié)構(gòu)并未經(jīng)歷快速的分化。木衛(wèi)四內(nèi)部的熱對流在形成后不久就已經(jīng)開始，這種對流導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)的部分分化，位于地表100至150千米深處的地下海洋與一個個比較小的巖質(zhì)內(nèi)核可能因此形成。

發(fā)現(xiàn)與命名

意大利天文學(xué)家伽利略在1610年1月發(fā)現(xiàn)了木衛(wèi)四和其他三顆木星大衛(wèi)星（木衛(wèi)一、木衛(wèi)二和木衛(wèi)三）。木衛(wèi)四的名稱來自希臘神話中宙斯的愛人之一卡里斯托，她是一位與月亮女神阿爾忒彌斯關(guān)系密切的寧芙（有時也被認(rèn)為是呂卡翁的女兒）。西門·馬里烏斯在該星被發(fā)現(xiàn)后不久提出該名稱，馬里烏斯則認(rèn)為這是約翰內(nèi)斯·開普勒的建議。然而天文學(xué)家在很長時間內(nèi)都不歡迎這個名稱，直到20世紀(jì)中期才廣泛采用。很多早期的天文學(xué)文獻中均以羅馬數(shù)字來稱呼這顆衛(wèi)星（該體系由伽利略所提出），即稱為木衛(wèi)四（Jupiter IV）或“朱庇特的第四顆衛(wèi)星”（the fourth satellite of Jupiter）。

物理特性

構(gòu)成成分

木衛(wèi)四上一個撞擊坑平原的近紅外光譜圖。木衛(wèi)四的平均密度為1.83g/cm3,，表明它是由近乎等量的巖石和冰體水構(gòu)成的，此外可能還存在某些不穩(wěn)定的冰體，如氨的冰體。冰體的比重介于49-55%之間。木衛(wèi)四巖石的確切構(gòu)成還不為人知，但是很可能接近于L型或LL型普通球粒隕石，這兩類隕石較之H球粒隕石，所含的全鐵和金屬鐵較少，而鐵氧化物較多。在木衛(wèi)四上，以質(zhì)量計，鐵和硅的豐度比為1.05-1.27，而在太陽中，則為1.8。

木衛(wèi)四的表面是不對稱的：其同軌道方向的一面要暗于逆軌道方向的一面，這與其他伽利略衛(wèi)星的情況正好相反。此外，其逆軌道方向一面似乎富含二氧化碳，而其同軌道方向一面則含有較多的二氧化硫。木衛(wèi)四上許多較年輕的撞擊坑都含有較豐富的二氧化碳?？偟膩碚f，木衛(wèi)四表面的物質(zhì)構(gòu)成，特別是暗區(qū)的物質(zhì)構(gòu)成，十分接近于D型小行星，后者的表面由碳基物質(zhì)構(gòu)成。

木衛(wèi)四表面的反照率為0.2。人們推測其表面的物質(zhì)構(gòu)成與其整體的物質(zhì)構(gòu)成大致相同。利用近紅外光譜學(xué)，科學(xué)家們在1.04、1.25、1.5、2.0和3.0微米波長段發(fā)現(xiàn)了強烈的冰體水的吸附帶。冰體在木衛(wèi)四表面普遍存在，比重在25-50%之間。對伽利略號和地基觀測站拍攝的高分辨率近紅外光譜和紫外線光譜照片進行分析后，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了多種非水溶性物質(zhì)，如含鎂和含鐵的水合硅酸鹽、二氧化碳、二氧化硫，可能還包括氨和多種有機化合物。[光譜分析的數(shù)據(jù)表明即使在很小的區(qū)域內(nèi)，該星體表面的物質(zhì)構(gòu)成也極度混雜。由冰體構(gòu)成的小面積、明亮斑塊與由巖石、冰體混合物構(gòu)成的斑塊相混雜，而廣大的暗區(qū)則由非冰物質(zhì)構(gòu)成。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

木衛(wèi)四的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。木衛(wèi)四遭受過猛烈轟擊的表面之下是一層厚度在80-150公里之間的寒冷、堅硬的冰質(zhì)巖石圈。對包圍著木星及其衛(wèi)星的磁場進行的研究表明在木衛(wèi)四地殼之下50-200公里深處存在著一個咸水海洋：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)置于木星多變的磁場中的木衛(wèi)四就像個理想的導(dǎo)電球體，即磁場無法穿透到達該衛(wèi)星的內(nèi)核，這意味著在該星體中存在著一層厚度至少達到10公里的高電導(dǎo)率液體。該海洋中可能還含有少量的氨或其他防凍物質(zhì)，比重達到了5%，從而阻止了海洋的冰凍。在這種情況下，海洋的厚度將達到250-300公里。如果不存在海洋，那么其冰質(zhì)巖石圈將會更厚，可能厚達300公里。

巖石圈和假定的海洋之下的星體內(nèi)部可能既不是質(zhì)地均勻的整體也不是完全的分化型。伽利略號的探測數(shù)據(jù)（特別是在近距離飛掠中測定的無量綱轉(zhuǎn)動慣量——其數(shù)值為0.3549 ± 0.0042）表明其內(nèi)部由被壓縮的巖石和冰體構(gòu)成，且由于構(gòu)成成分的部分沉積，隨著深度的增加，巖石的比重也逐漸加大。也就是說木衛(wèi)四的內(nèi)部結(jié)構(gòu)只是部分分層。在該密度和轉(zhuǎn)動慣量下，星體的中心可能存在著一顆小型硅酸鹽內(nèi)核。這類內(nèi)核的半徑不可能超過600公里，而其密度可能介于3.1-3.g/cm3之間。

撞擊坑平原

木衛(wèi)四表面的地質(zhì)年齡十分古老，它同時也是太陽系中遭受過最猛烈轟擊的天體之一，[31]其撞擊坑密度已經(jīng)接近于飽和：任何新的撞擊坑均可能覆蓋于舊的撞擊坑之上。木衛(wèi)四上的大型地質(zhì)構(gòu)造相對簡單：這里沒有大型的山脈、火山或其他內(nèi)源性構(gòu)造特征。撞擊坑和多環(huán)結(jié)構(gòu)，以及裂縫、懸崖和沉積地形是該星體表面發(fā)現(xiàn)的為數(shù)不多的幾種大型地質(zhì)構(gòu)造。

木衛(wèi)四表面能夠被分成數(shù)種不同的地質(zhì)單元：撞擊坑平原、較明亮的平原、明亮而平緩的平原以及由多環(huán)機構(gòu)和撞擊坑組成的多類地形單元。撞擊坑平原覆蓋了木衛(wèi)四的大部分表面，是古老巖石圈的典型代表，其構(gòu)成物質(zhì)為冰體和巖石的混合物。較明亮的平原中存在著明亮的撞擊坑、被稱為變余結(jié)構(gòu)的古老撞擊坑的殘跡和多環(huán)結(jié)構(gòu)的中央部分，科學(xué)家們猜測這種地形是由冰質(zhì)撞擊坑沉積而成。明亮而平緩的平原覆蓋的區(qū)域較小，常出現(xiàn)于沃爾哈拉撞擊坑和阿斯嘉德撞擊坑的山脊和槽溝地帶中，撞擊坑平原中的孤立斑點地帶也屬于這種地形。這種地形的形成最初被認(rèn)為與內(nèi)源性地質(zhì)活動有關(guān)，但是伽利略號傳回的高分辨率照片顯示這種明亮而平緩的平原地形與斷裂、瘤狀地形有關(guān)，并沒有出現(xiàn)任何星體表面被多次覆蓋的跡象。伽利略號的照片亦顯示木衛(wèi)四上小塊的陰暗平坦區(qū)域的覆蓋面積小于1萬平方公里，并被周圍的地形所環(huán)繞。這種地形可能是冰火山沉積地形。這些比較明亮或平緩的平原的地質(zhì)年齡都比撞擊坑平原稍小。

木衛(wèi)四上的撞擊坑直徑從100米——這是探測照片的最大分辨率——到100多公里不等，而多環(huán)結(jié)構(gòu)則不算在列。直徑小于5公里的較小撞擊坑擁有簡單的碗型結(jié)構(gòu)或平底結(jié)構(gòu)。直徑在5-40公里間的撞擊坑則擁有中央山峰。直徑在25-100公里間的很多撞擊坑，如庭德爾撞擊坑(Tindr crater)，其中央山峰為塌陷地形所取代。而直徑大于60公里的大型撞擊坑的中央則可能存在著拱形結(jié)構(gòu)，這可能是撞擊事件發(fā)生之后的構(gòu)造抬升作用造成的。而少數(shù)明亮且直徑大于100公里的撞擊坑則擁有與眾不同的拱形結(jié)構(gòu)。這些撞擊坑較之月球上的同類結(jié)構(gòu)都很淺，可能是向多環(huán)機構(gòu)轉(zhuǎn)變的過渡地形。

多環(huán)盆地

木衛(wèi)四上最大的撞擊地形是多環(huán)盆地。其中有兩個規(guī)模巨大，而沃爾哈拉撞擊坑則是其中其中最大的，其明亮的中央地帶直徑達到了600公里，而環(huán)狀結(jié)構(gòu)則繼續(xù)向外延展了1800公里。第二大的多環(huán)結(jié)構(gòu)是阿斯嘉德撞擊坑，直徑大約為1600公里。多環(huán)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的原因可能是撞擊事件發(fā)生之后處在柔軟或流動物質(zhì)——如海洋之上的巖石圈產(chǎn)生的同心環(huán)狀的斷裂。撞擊坑鏈則是一長串鏈狀、呈直線分布于星體表面的撞擊坑，它們可能是木衛(wèi)四被過于接近木星而受到引力潮汐作用解體的天體撞擊之后形成的，也可能是遭受小角度撞擊后產(chǎn)生的。前一種情況得到了蘇梅克-列維9號彗星撞擊事件的印證。

沃爾哈拉多環(huán)結(jié)構(gòu)正如前文所提及的，木衛(wèi)四上還存在著由純冰體構(gòu)成的、反照率高達0.8的斑塊地形，其四周為較暗的物質(zhì)所環(huán)繞。伽利略號的高分辨率照片顯示這些較明亮的斑塊主要位于抬升地形上：如撞擊坑坑緣、懸崖、山脊和瘤狀地形。這種斑塊可能是一層薄薄的霜體沉積。較暗的物質(zhì)通常位于四周地勢較低且較平坦的地帶，如撞擊坑坑底和撞擊坑之間的低洼地帶，它們將原本的霜體沉積物覆蓋住，故而該地區(qū)顯得較暗，形成了直徑達5公里以上的暗斑。

退化特征

在幾公里的級別上，較之其他伽利略衛(wèi)星的表面，木衛(wèi)四的表面地形現(xiàn)出了更多的退化特征。例如相比較與其他衛(wèi)星，如木衛(wèi)三的暗區(qū)，木衛(wèi)四的表面即缺乏直徑小于1公里的撞擊坑，取而代之的是無處不在的小型瘤狀地形和陷坑。瘤狀地形被認(rèn)為是撞擊坑經(jīng)歷了迄今為止還不為人知的退化過程而形成的坑緣殘跡，這種退化很可能是冰體的緩慢升華造成的——當(dāng)木衛(wèi)四運行至日下點時，其向陽面溫度會達到165K以上，此時冰體即會出現(xiàn)升華現(xiàn)象：基巖引起其上的臟冰分解，從而使得其中的冰體水和其他易揮發(fā)物質(zhì)升華。而殘骸中的非冰質(zhì)殘余物則發(fā)生崩塌，從撞擊坑坑緣的坡上下落。這種崩塌經(jīng)常在撞擊坑附近和撞擊坑內(nèi)部出現(xiàn)，被稱為“周邊碎片”(debris aprons)。哈爾撞擊坑及其中央拱形結(jié)構(gòu)。

此外，有些撞擊坑的坑緣被一些蜿蜒的、類似峽谷的切口（它們被稱為溝壑）所切割，這些溝壑看起來有點像火星表面的峽谷。在冰體升華假說中，位于低洼地帶的暗色物質(zhì)被解釋為主要由來自退化的撞擊坑坑緣的非冰質(zhì)物質(zhì)組成的覆蓋層，它覆蓋了木衛(wèi)四表面大部分的冰體基巖。

塌陷地形和瘤狀地形通過各地質(zhì)單元所覆蓋的撞擊坑的密度，人們可以推斷出它們的相對年齡：撞擊坑分布密度越大，該地質(zhì)單元相對年齡越大。但是它們的絕對年齡卻還無法確定，不過根據(jù)理論預(yù)測，撞擊坑平原的地質(zhì)年齡被認(rèn)為長達45億年，幾乎可以追溯到太陽系的形成時期。多環(huán)結(jié)構(gòu)和撞擊坑的地質(zhì)年齡則取決于其所在區(qū)域的撞擊坑密度，由此得出的估計年齡從10億年到40億年不等。

大氣層和電離層

木衛(wèi)四周圍的感應(yīng)磁場木衛(wèi)四擁有一層非常稀薄的大氣，主要由二氧化碳構(gòu)成。伽利略號上的近紅外測繪分光儀(Near Infrared Mapping Spectrometer，NIMS)在4.2微米段勘查到該大氣層的吸收特征，從而證實了它的存在。據(jù)估計其表面壓力為7.5 × 10?12巴，粒子密度為4 × 10? cm?3。這層大氣是如此稀薄，僅僅需要四天，組成它的物質(zhì)就會逃逸殆盡，所以該大氣一定源源不斷的得到了補充，補充來源可能是從該星體冰質(zhì)地殼中升華出的干冰，這也與該星體表面明亮地區(qū)瘤狀地形的冰體升華形成假說相契合。

木衛(wèi)四的電離層則是在伽利略號的數(shù)次飛掠中被首次發(fā)現(xiàn)，其高電子密度為7-17 × 10? cm?3，這種密度與大氣中二氧化碳的光致電離作用的效果不相符合。所以有人預(yù)測木衛(wèi)四大氣層的組要成分應(yīng)該是氧氣（含量為二氧化碳的10倍到100倍），但是尚未在該大氣中探測到氧氣的存在。

軌道

木衛(wèi)四（左下角）、木星和木衛(wèi)二（位于木星大紅斑的左下方）。木衛(wèi)四是距離木星最遠(yuǎn)的伽利略衛(wèi)星，其軌道距離木星約188萬公里(是木星半徑——7萬1398公里——的26.3倍)，比之距離木星次近的木衛(wèi)三的軌道半徑——107萬公里——遠(yuǎn)得多。由于軌道半徑較大，故其并不處于軌道共振狀態(tài)，可能永遠(yuǎn)也不會處于這種狀態(tài)。

木衛(wèi)四不參與軌道共振，這意味著它永遠(yuǎn)都不會產(chǎn)生明顯的潮汐熱效應(yīng)，而潮汐熱效應(yīng)是星體內(nèi)部結(jié)構(gòu)分化和發(fā)育的重要動力。由于距離木星較遠(yuǎn)，所以其表面來自木星磁場的帶電粒子流較弱——比之木衛(wèi)二表面的帶電粒子流弱了300倍。所以較之其他幾顆伽利略衛(wèi)星，木衛(wèi)四表面的帶電粒子光滲效應(yīng)較弱。

和大部分的衛(wèi)星一樣，木衛(wèi)四是一顆同步自轉(zhuǎn)衛(wèi)星，即木衛(wèi)四的自轉(zhuǎn)周期等同于其公轉(zhuǎn)周期，約為16.7個地球日。其軌道離心率很小，軌道傾角也很小，接近于木星赤道，同時在數(shù)百年的周期里，軌道的離心率和傾角還會以周期函數(shù)的形式受到太陽和木星引力攝動的影響。變化范圍分別為0.0072-0.0076和0.20-0.60°。這種軌道的變化使得其轉(zhuǎn)軸傾角在0.4-1.6°之間變化。

起源與演化

相關(guān)解釋

木衛(wèi)四內(nèi)部結(jié)構(gòu)的部分分層（該結(jié)論由無量綱轉(zhuǎn)動慣量數(shù)值推斷而出）表明該星體從未被充分加熱以使其冰質(zhì)部分融解。因此，其最可能的形成模型是低密度的木星次星云中的緩慢吸積過程。這個持續(xù)時間甚久的吸積過程使得星體最終冷卻，而無法保持在吸積過程、放射性元素衰變過程和星體收縮過程積聚的熱量，從而阻斷了冰體融化和快速分化過程。其形成階段所耗時間大約在10萬年到1000萬年之間。

瘤狀地形而之后木衛(wèi)四的進一步演化則取決于放射性衰變的產(chǎn)熱機制和靠近星體表面熱傳導(dǎo)的冷卻機制之間的競賽，以及星體內(nèi)部到底是處于固態(tài)還是亞固態(tài)對流狀態(tài)。冰體的亞固態(tài)對流的具體運動狀況是所有冰衛(wèi)星模型中最大的不確定性因素?；跍囟葘Ρw黏度的影響，當(dāng)溫度接近于冰體的熔點時，就會出現(xiàn)亞固態(tài)對流。在亞固態(tài)對流中，冰體的運動速度十分緩慢，大約為1厘米/年，但是從長期來看，亞固態(tài)對流事實上是非常有效的冷卻機制。在木衛(wèi)四寒冷而堅硬的表層——被稱為“密封蓋”（stagnant lid）——中，熱量的傳導(dǎo)并沒有以對流形式進行；而在該層之下的冰體中，熱量則是以亞固態(tài)對流形式進行傳導(dǎo)。對木衛(wèi)四來說，外部的傳導(dǎo)層即是厚度約為100公里的寒冷而堅硬的巖石圈。它的存在解釋了為何木衛(wèi)四表面沒有任何內(nèi)源性構(gòu)造活動的跡象。而在木衛(wèi)四內(nèi)部，熱對流可能是分層次的，因為在高壓之下，冰體水會出現(xiàn)多種晶相，從星體表面的第一態(tài)冰到星體中心的第七態(tài)冰。在早期，木衛(wèi)四內(nèi)部亞固態(tài)對流機制的運作阻止了冰體的大面積融化，而后者則會導(dǎo)致星體內(nèi)部的分化，從而形成一個大型的巖石內(nèi)核和冰質(zhì)地幔。同時也由于對流作用的存在，冰體和巖石的部分分化持續(xù)了數(shù)十億年之久，至今仍在緩慢進行中。

有關(guān)現(xiàn)今解釋

現(xiàn)今解釋木衛(wèi)四形成的觀點考慮到了在其表面之下可能存在著一個地下海洋，其形成與冰體的第一晶相的熔點異常有關(guān)——其熔點隨著壓力的增大而降低，當(dāng)壓力達到2070巴時，熔點可低至251K。在所有的木衛(wèi)四現(xiàn)實模型中，位于100-200公里深處地層的溫度都十分接近，甚至是略微超過了這個異常的熔點。而少量氨——比重約為1-2%——的存在則能夠加大該深度液體存在的可能性，因為氨能夠進一步降低冰體熔點。

可作為基本參考對象

盡管在很多方面木衛(wèi)四和木衛(wèi)三十分相似，但是前者的地質(zhì)歷史相對簡單。在撞擊事件和其他外力影響作用之前，該星體的表面即已基本成型。與擁有槽溝構(gòu)造的鄰近衛(wèi)星木衛(wèi)三相比，木衛(wèi)四上甚少發(fā)現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造活動的跡象。 這種相對簡單的地質(zhì)歷史對于行星科學(xué)家來說意義十分重大，他們可將該星體作為一個很好的基本參考對象，用來對比其他更加復(fù)雜的星體。

探測

未來人類在木衛(wèi)四上設(shè)置的基地的藝術(shù)想象圖[40]20世紀(jì)70年代，先驅(qū)者10號和先驅(qū)者11號先后接近木星，獲取了少量關(guān)于木衛(wèi)四的新信息。真正的突破來自1979-1980年間旅行者1號和旅行者2號的考察。它們對木衛(wèi)四一半以上的表面進行了拍攝，圖像分辨率在1-2公里之間，同時還精確地測量了木衛(wèi)四的表面溫度、質(zhì)量和大小。第二波的考察在1994年至2003年間展開，其時伽利略號8次近距離飛掠木衛(wèi)四，最后一次飛掠發(fā)生在2001年，當(dāng)時伽利略號位于C30軌道上，距離木衛(wèi)四表面僅138公里。伽利略號完成了對木衛(wèi)四表面的全球測繪，并傳回了大量分辨率達到15米的特定地區(qū)的照片。2000年，卡西尼號在前往土星途中對包括木衛(wèi)四在內(nèi)的四顆伽利略衛(wèi)星進行了高精度紅外光譜探測。2007年2月至3月，新視野號探測器在前往冥王星途中經(jīng)過木衛(wèi)四，對其進行了拍攝和光譜分析。

美國航空航天局和歐洲空間局合作的一項旨在探測木星衛(wèi)星的計劃——“木衛(wèi)二-木星計劃”將于2020年實施。2009年2月，美國航空航天局和歐洲空間局確認(rèn)該計劃將優(yōu)先于“土衛(wèi)六-土星計劃”得以實施。但是歐洲空間局的計劃資金仍然面臨來自該局其他計劃的競爭。“木衛(wèi)二-木星計劃”包括美國航空航天局主持的“木星-木衛(wèi)二軌道飛行器”和歐洲空間局主持的“木星-木衛(wèi)三軌道飛行器”，可能還包括日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)主持的“木星磁場探測器”。

存在生命的可能性

就如同木衛(wèi)二和木衛(wèi)三一樣，也有人認(rèn)為在木衛(wèi)四表面之下的咸水海洋中可能存在著外星生命。但是較之木衛(wèi)二和木衛(wèi)三來說，木衛(wèi)四上的環(huán)境顯得相對惡劣，主要是因為：缺乏可接觸的巖石物質(zhì)、來自星體內(nèi)核的熱通量較低?？茖W(xué)家特倫斯·約翰森這樣論述木衛(wèi)四和其他伽利略衛(wèi)星上生命存在可能性的問題是：“構(gòu)成生命的基本材料——我們稱之為“前生命時期物質(zhì)”——在許多太陽系天體，如彗星、小行星和冰衛(wèi)星中含量都十分豐富。生物學(xué)家相信液態(tài)水和熱量是支撐生命必不可少的，所以能夠在另一個天體上發(fā)現(xiàn)液態(tài)水是十分令人振奮的。但是，對于木衛(wèi)四來說，至少在目前階段，熱量是一個大問題，它上頭的海洋主要依靠放射性元素衰變加熱，而離木星相對較近的木衛(wèi)二則能夠依靠引力潮汐產(chǎn)生更多的熱量?！?/p>

西班牙科學(xué)家在26日出版的英國《自然》雜志上為木衛(wèi)四內(nèi)部的海洋提供了一個新的解釋。其計算表明，木衛(wèi)四的溫度和壓力條件使得其表面的冰層傳熱性較差，阻止了內(nèi)部熱能散失，保溫效果比人們以前認(rèn)為的更好。

根據(jù)計算，木衛(wèi)四地表以下150公里深處可能存在一個深20公里的巨大海洋。木星的另兩顆大衛(wèi)星木衛(wèi)二和木衛(wèi)三也可能因為類似原因而擁有地下海洋。

木衛(wèi)四是木星的第二大衛(wèi)星，直徑4800公里。1998年，伽利略號探測器發(fā)回的數(shù)據(jù)顯示，木衛(wèi)四的磁場隨著木星的轉(zhuǎn)動而波動不定。對這種情況的最可能解釋是木衛(wèi)四地表下有一個含鹽的大海洋。含鹽的水能導(dǎo)電，引起木衛(wèi)四的磁場和木星的磁場相互作用而產(chǎn)生這種波動。西班牙科學(xué)家的新成果為上述猜想提供了進一步支持。

人們通常認(rèn)為，有水的地方就有可能存在生命。但是科學(xué)家說，木衛(wèi)四內(nèi)部的海洋深處充滿了密集的冰塊和巖石。這些冰塊和巖石阻止了熱能的流動，使木衛(wèi)四上存在生命的可能性非常渺茫.

基于如上的考慮和其他科學(xué)觀測，木衛(wèi)二被認(rèn)為是伽利略衛(wèi)星中最可能存在生命的天體。

殖民計劃

2003年，美國航空航天局針對人類未來對外太陽系的探索進行一項被稱為“人類外行星探索”(Human Outer Planets Exploration，HOPE)的概念型研究。在詳細(xì)審議中將目標(biāo)定位木衛(wèi)四。科學(xué)家們認(rèn)為有可能在木衛(wèi)四表面建立一個基地，從而為太陽系更深空間的探索提供燃料支持。

在木衛(wèi)四上建立基地的好處在于它的較低輻射（木衛(wèi)四離木星較遠(yuǎn)）和地質(zhì)上的穩(wěn)定性。同時它還能為進一步探索木衛(wèi)二提供便利支持，也是在木星系中設(shè)置前往更遠(yuǎn)的外太陽系空間飛船的維修站的理想地點——在離開木衛(wèi)四之后，飛船可以通過近距離飛掠木星獲得重力助推。