木星和土星的新驚喜與月球的乾旱

來自巨型行星的最新數據已將研究人員送回繪圖板。卡西尼號在土星最後一次潛入地球內部之前已經繞土星運行了13年，而朱諾已經在木星軌道運行了兩年半。一位研究人員說，所收集的數據「非常寶貴，但也很混亂」。

木星。

朱諾和卡西尼宇宙飛船從巨大的氣體行星木星和土星發回的最新數據已經挑戰了許多關於我們太陽系中的行星如何形成和行為的現有理論。

加州理工學院的大衛史蒂文森說，詳細的磁力和重力數據「非常寶貴，但也令人困惑」，他將在本周的2019年美國物理學會3月波士頓會議上介紹這兩項任務的最新情況。

史蒂芬森說：「雖然還有一些謎題需要解釋，但這已經澄清了我們關於行星如何形成，如何製造磁場以及風如何吹動的一些想法。」卡西尼號繞土星飛行了13年，然後在2017年戲劇性的最終潛入地球內部，而朱諾已經在木星軌道運行了兩年半。

朱諾作為木星任務的成功是對創新設計的致敬。它的儀器僅由太陽能供電並受到保護，以抵禦激烈的輻射環境。史蒂文森說，在Juno上加入微波傳感器是一個很好的決定。

使用微波來找出深層大氣是正確的，但非傳統的選擇，」他說。微波數據令科學家感到驚訝，特別是通過顯示大氣均勻混合，這是傳統理論無法預測的。「對此的任何解釋都必須是非正統的，」史蒂文森說。研究人員正在探索在大氣不同部分集中大量冰，液體和氣體的天氣事件作為可能的解釋，但這個問題遠非密封。

Juno上的其他儀器，重力和磁傳感器，也發回了令人困惑的數據。磁場具有斑點（異常高或低磁場的區域）以及北半球和南半球之間的顯著差異。史蒂文森說：「這與我們之前看到的不同。」

重力數據已經證實，在木星中，氫和氦質量至少為90％，有較重的元素，相當於地球質量的10倍。然而，它們不是濃縮在核心中，而是與上面的氫氣混合，其中大部分是金屬液體形式。

這些數據提供了有關木星和土星外部的豐富信息。這些地區豐富的重元素仍然不確定，但外層在產生兩個行星的磁場方面發揮著比預期更大的作用。現在需要模擬氣體行星的壓力和溫度的實驗來幫助科學家了解正在發生的過程。

對史蒂文森來說，他已經研究了40年的天然氣巨頭，這些謎題是一項很好的使命的標誌。

他說：「一項成功的使命讓我們感到驚訝。如果科學只是證實了我們之前的想法，科學將會很無聊。」

科學家們利用美國宇航局月球勘測軌道器（LRO）上的西南研究所領導的萊曼阿爾法測繪項目（LAMP），觀察到水分子在月球的白天移動。發表在「 地球物理研究快報」上的一篇論文描述了暫時粘附在表面上的稀疏分子層的LAMP測量如何幫助表徵一天中月球水合物的變化。

直到最近十年左右，科學家才認為月球是乾旱的，任何水都存在於兩極附近永久陰影的隕石坑中。最近，科學家已經確定了稀疏的分子群中的地表水，這些分子與月球土壤或風化土壤相連。金額和地點根據一天中的不同時間而有所不同。這種水在高緯度地區更常見，並且隨著地表變熱而趨於跳躍。

「這是一個關於月球水的重要新結果，這是一個熱門話題，因為我們國家的太空計劃重新開始關注月球探測，」SwRI的LRO LAMP儀器首席研究員Kurt Retherford博士說。「我們最近改進了LAMP的光採集模式，以更精確的方式測量月球日的反射信號，使我們能夠更準確地跟蹤水的位置和存在的數量。」

水分子保持與風化層緊密結合，直到表面溫度在中午附近達到峰值。然後，分子熱解吸並且可以反彈到附近的位置，該位置足夠冷以使分子粘附或填充月球極其脆弱的大氣層，或「外層」，直到溫度下降並且分子返回到表面。SwRI的Michael Poston博士，現在是LAMP團隊的研究科學家，此前曾對阿波羅任務收集的水和月球樣本進行了大量實驗。這項研究揭示了從月球材料中去除水分子所需的能量，幫助科學家了解水如何與表面材料結合。

「由於光線從月球表面反射出來的複雜方式，月球水合作用很難從軌道上測量，」Poston說。「之前的研究報告說，跳躍水分子的數量太大，無法用已知的物理過程來解釋。我對這些最新結果感到興奮，因為這裡解釋的水量與實驗室測量結果表明的一致。需要做更多的工作充分考慮到月球表面的複雜性，但目前的結果表明工作絕對值得做！「

科學家們假設太陽風中的氫離子可能是月球大部分地表水的來源。考慮到這一點，當月亮從地球後面經過並避開太陽風時，「水龍頭」應該基本上關閉。然而，當月球受到地球屏蔽以及受其磁場影響的區域時，LAMP觀測到的水不會減少，這表明水會隨著時間的推移而積聚，而不是直接從太陽風「下雨」。

「這些結果有助於了解月球水循環，最終將幫助我們了解人類在未來月球任務中可以使用的水的可達性，」行星科學研究所資深科學家，主要作者Amanda Hendrix說。論文。「月球上的水源可以幫助使未來的人工任務更加可持續和負擔得起。人類可以使用月球水來製造燃料或用於輻射屏蔽或熱管理;如果這些材料不需要從地球，使這些未來的任務更加實惠。「