更進一步!探測器登陸:讓朱諾號為你揭開木星的神秘面紗

2020-12-06 天文在線

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即便是一個業餘的天文觀測者也能看到木星的大概，那就是我們太陽系最為典型的標誌—木星表面的大紅斑。這個大紅斑是一個比地球大2到3倍的持續風暴，加之木星顯而易見的風暴雲帶就足以說明木星的複雜性。

人類已經觀測木星將近200年了，所以我們很早就知道它有與眾不同的經歷，現在朱諾號探測器已經抵達木星，然而木星的複雜性可能遠遠超乎我們的想像。

西南研究所朱諾號首席研究員斯科特·博爾頓說到：「我們沒有預料到木星上發生如此多的變化，以至於我們不得不重新思考這顆木星」

目前，由朱諾相機傳回的這張令人震驚的圖片搶盡了風頭，我們為之樂道的這張圖片可能會激發人類關於木星的想像力，這正是以科學為核心的朱諾號的任務所在。

關於木星，它只是我們經常見到的圖片其中之一。NASA邀請了很多相關人士對朱諾相機拍攝的圖片進行加工，以供任何人使用。

圖片來自：美國航天局/西南研究院/ 馬林空間科學系統 / 傑拉爾德·艾希斯塔德 / 肖恩·多蘭 public domain

圖片來自：美國航天局/西南研究院/ 馬林空間科學系統 / 傑拉爾德·艾希斯塔德 / 肖恩·多蘭 public domain

朱諾號探測器在2016年7月抵達木星，並且在2016年8月27日完成了第一次數據傳輸。經過木星後，他到達了距離木星雲層頂端4200km的地方，第一次探測結果發表在《科學》雜誌和《地球物理研究快報》上。

這些結果證實了我們在遙遠的地球觀測木星的猜測：它是一個風暴咆哮、極其複雜的世界。

「早先我們分享的發現能更好地幫助我們理解到底是什麼讓木星如此迷人，這非常令人振奮」 朱諾的項目主管戴安·布朗在華盛頓NASA總部說到，「雖然這次旅行時間和空間上很長，但是第一次結果就證明了它是很有意義的」。

木星的磁場

我們早就知道木星擁有太陽系最強的磁場。實際上，磁場決定著朱諾號探測器的設計和任務本身的規劃。朱諾號的磁強探測計已經測出了這顆氣態巨星的磁層，並且探測計顯示木星的磁場要強於我們的預期，磁場的形狀也是不規則的。實際磁場強度為7.66高斯（高斯單位制）約為地球的10倍強度。

磁場的不規則現象表明磁場產生的地方比我們想像更接近地表。地球是從地核產生磁場，但是由於木星表面磁場的區域性，即某些區域要比其他區域磁場強所以這顆氣態巨星的磁場可能會產生於它的金屬氫層。

朱諾號的第一次數據顯示木星磁場的產生比我們想像更接近於表面，它可能產生於金屬氫層。

圖片：來自於Kelvinsong-Own work，CC BY-SA 3.0

「朱諾號給了我們接近木星的磁場圖片，這是我們之前沒有的」 傑克·康奈說到，朱諾號副首席研究員。

「朱諾號給了我們接近木星的磁場圖片，這是我們之前沒有的」 傑克·康奈說到，朱諾號副首席研究員，同時也是馬裡蘭州格林貝爾特NASA戈達德太空飛行中心磁場探測任務的負責人。「我們已經看到磁場呈區域狀：有的地方強有的地方弱。這種不均勻的分布顯示了磁場可能由靠近金屬氫層表面的『發動機』產生。每一次探測都使我們更接近於探求這個『發動機』在哪工作以及如何工作。」

木星的大氣層

朱諾號的微波輻射計用來探測木星厚厚的大氣層，它可以檢測到大氣層熱微波輻射，既可以在表層也可以在深層。微波輻射計的數據顯示風暴帶本身就是個謎團。

這幅藝術家的插圖展示了朱諾號的微波輻射計對木星大氣深處的觀測。這幅圖像顯示了6個MWR通道的真實數據，按波長排列。Credit: NASA/SwRI/JPL

木星赤道附近的風暴帶一直延伸到大氣層深處，而其他緯度風暴帶似乎也在隨時間不斷變化為其它結構。微波輻射計可以探測至大氣層深處幾百公裡，在那裡它發現氨含量的變化無常且隨著深度的增加濃度不斷提高。

極地和極光

木星是兩極強烈的雷射活動的家園。朱諾號其中一個任務就是探索這些極光和產生他們的兩極強磁場。初期的觀察表明木星的極光產生不同於地球。朱諾號所在的點對於研究木星磁層和極光獨一無二，它延伸的極地軌道允許它跨越從弓形波到木星的整個磁層。

在朱諾號執行任務時它的軌道相對於木星傾斜了一定角度，導致它越來越深入木星的強輻射帶。這也給了朱諾號去探究磁層結構的能力。Credit: NASA/JPL-Caltech

通過這篇描述木星磁層極光相關數據的文章，許多觀測結果都有地球的相似物。但是其他方面則是木星獨有的沒有地球相似物。

「木星和太空環境相互作用的概念模型有著根本性的不同」來自J. E. P. Connerney et. al., 2017

作者總結到：「我們觀察到等離子體從電離層上湧，這提供了一種機制，幫助木星填充其磁層。與主極光相關的磁場定向電流的弱點和在極地廣泛分布的電子束表明木星和外太空相互作用的模型概念有著本質的區別。」

極地風暴

朱諾相機發現了木星大氣層一些令人費解的特點。極地由濃密的地球大小的漩渦風暴組成。由於他們還只是被短暫的觀察，所以這仍有一些未解之謎。

「我們還不清楚他們是怎麼形成的，他們的結構有多穩定，為什麼北極看起來和南極會有所不同？」博爾頓說到，「我們疑惑是否這是一個動力系統，是否我們看到的只是其中一個階段，明年我們就會看到它結束，還是這些穩定的風暴漩渦之間彼此循環？」

這些擁擠在木星極地的風暴漩渦有是這個氣態巨星另一個未解之謎。在這張圖片中，地球大小的風暴漩渦在南極區互相碰撞。圖片：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Betsy Asher Hall/Gervasio Robles

大紅斑：朱諾號的下一個目標。

朱諾號的預定軌道使它能夠近距離接觸雲層頂端以便開展更重要的科學實驗。即便這樣軌道距離木星也很遠。每隔53天它就會對木星進行一次俯衝然後開始下一次的觀測。

「每53天，我們就會因木星而尖叫一次，因為我們會被上面的科學儀器的消防水帶所淋溼，並且我們都會有新東西發現。」朱諾號在西南研究所的首席研究員斯科特·博爾頓說到，「在下一次俯衝也就是7月11號，我們會直接飛到整個太陽系最具象徵意義地方—即便每一個小學生都知道的地方—木星的大紅斑。如果說誰弄清了這個大紅斑的下面的情況那它一定是朱諾號和他的科學實驗儀器」

朱諾相機的下一個實驗目標木星大紅斑，圖片來自NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Roman Tkachenko

每次略過木星朱諾號都會採集大約6兆的數據然後通過深空網絡傳回地球，之後再對數據進行分析並發布。

朱諾號從進入木星到離開會有很多次飛行任務，我們期待更多的驚喜更多的謎團的答案從始至終。

作者: universetoday

FY: 一心

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