關注"朱諾"| 木星究竟是一顆怎樣的行星?

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【亞太日報訊】以古羅馬神話中最大的神朱庇特(Jupiter)命名的木星,注定不是一顆平庸的行星,而敢於窺探眾神之王的朱諾號,也注定成為一個史詩般的悲劇英雄。

無論從體積和質量上來說,木星都是太陽系最大的行星。直徑大約是14萬公裏,相當於11個地球。如果換算成體積,那就是地球體積的1300多倍。有一種直觀的方法領略木星的龐大,那就是假設把木星放到月球的位置上去。如果真是如此,木星將會占據大片夜空,非常震撼人心,甚至可以說有些恐怖。

木星擁有太陽系各大行星中最強大的磁場,其強度比地球磁場強2萬倍以上。在木星附近強大磁場作用下,大量帶電粒子被困在其中,形成劇烈的輻射帶,這仿佛在太陽風的洪流中撐起了一把巨傘,其中主要是大量的電子和各類離子。這些強大的粒子流持續轟擊著木星的衛星和光環。木星磁層在朝向太陽的方向延伸100萬至300萬公裏,而在背離太陽的方向延伸則超過10億公裏。

就是這樣一顆讓人恐懼的無法接近的行星,人類天生的好奇心卻偏要看清它的真面目。朱諾在神話裏是朱庇特的妻子,據說朱庇特喜歡惡作劇,用雲霧把自己隱蔽起來,而他的妻子朱諾是唯一能透過迷霧看到他真身的神。這也是今天全世界關注的主角:朱諾探測器名字的由來,NASA希望朱諾號能為人類能一窺木星的本質。

為了這一天,“朱諾”已經在茫茫銀河系中飛行了近5年。

2011年8月,朱諾號探測器發射升空,這顆宇宙飛船並不是徑直向木星飛去,朱諾號在擺脫地球引力後仍然受到太陽引力的作用。兩年後,朱諾號再次光臨地球,利用地球引力的“彈弓效應”獲得加速,進入更高的軌道。從那時起,朱諾號真正地開始飛向木星。

到了2016年6月底,朱諾號進入木星的引力範圍,激動人心的時刻到來。7月5日11:18分,朱諾號點燃引擎進行35分鐘的減速,並變成一顆木星的“人造衛星”,幸好朱諾成功了,如果失敗了,它永遠失去進入木星軌道的機會,成為茫茫宇宙中飄蕩的亡魂。

經過一系列的變軌,今年11月它將開展予定探測任務,考察任務預計將在2018年2月20日結束,由於朱諾可能汙染木星衛星,NASA行星保護守則不允許它墜落木星衛星,因此朱諾號的結局只能是主動受控墜入木星大氣層焚毀。

木星究竟是一顆怎樣的行星?

木星和太陽的距離大約是日地距離的5倍,木星繞太陽一周大約是12年,恰好與一個生肖周期相同,所以在中國古代被叫做“歲星”。太陽光從太陽到木星需要大約43分鐘。因為距離太陽更遠,火星接收到的陽光也比地球上黯淡許多,只有地球上陽光強度的4%。這對朱諾號太空船是一大考驗,不過朱諾號擁有面積高達60平方米的電池板,足以為飛船儀器提供420瓦的電力。

木星的質量大約相當於太陽的千分之一,但對於其他“兄弟”衛星而已是個不折不扣的龐然大物。它的質量相當於太陽系其他行星質量之和的2.5倍,地球質量的318倍。通過體積和質量的對比,你會發現木星比地球的密度小。的確,木星的密度大概只比水重30%。

雖然木星的密度比水大,但它不是液體或固體星球,卻是一個不折不扣的氣體行星。木星大氣成分中有90%是氫,就像是氫氣球。大氣的其餘主要成分就是氦,還有少量其他元素。既然木星是一個氣體星球,那麼人類發射的探測器自然就無法“登陸”表面了。有人會問,木星表面都是氫氣,那它會不會在某個深度有一片氫的“海洋”,讓探測器去浮在海面上呢?

不幸的是,這種情況也不存在。這是因為木星表面的溫度“太高”,又不足以讓氫氣變成液體,隨著逐漸深入木星,氣體會“慢慢”變成液體。之所以說“慢慢”,是因為液體和氣體渾然一體,並不存在一個清晰的“海面”,就像一片迷霧。

再往木星內部探索,那裏的條件將更加殘酷。溫度來到了幾萬攝氏度,壓強高到幾百萬個大氣壓。在這裏,氫氣被壓縮成導電的金屬。這層金屬氫內部包含著的則是木星核心,至於核心裏到底有什麼元素、溫度壓力幾何,現在也沒有搞清楚。為了防止強輻射對探測器的破環,朱諾號在頂部使用了1厘米厚的鈦合金板作為防護。即使存在防護設施,拍照相機也將在環繞木星7周後失效。

木星大氣除了它的“狂暴”外,也有美麗的一面,從木星的照片上可以看到大氣呈明顯的帶狀結構,深淺色交錯。氣體在淺色區域上升、在深色區域下降。而這些顏色是由木星大氣裏的某些物質反射造成,現在人類還沒有真正搞清楚其中原因。

此外,木星大氣中“大紅斑”也是一個神奇的天文現象。大紅斑是位於木星南半球的一份超大號氣旋,直徑足以放下兩三個地球。1667年,意大利科學家卡西尼一張手繪圖片展示了木星上的“大紅斑”。自17世紀人類發現它以來一直沒有消失過,也就是說這場在木星上的大風暴已經持續了300多年。大紅斑當中的風速可謂暴虐,地球上的12級風與之相比就是小巫見大巫。大紅斑邊緣處的風速最高可達430公裏每小時,比我們乘坐的高鐵還快。

早在1989年,美國已經發射過一枚“伽利略”號探測器,它在1995年抵達木星,開始圍繞木星旋轉。為了研究木星大氣構成,“伽利略”號探測器還向木星釋放了一顆大氣探測器。這顆探測器“命運悲慘”,在進入木星大氣1個小時後,就在與木星大氣距離的摩擦和強大的壓強下被摧毀了,科學家預測它可能直接被融化甚至蒸發,徹底消失在木星大氣中。這也將是“朱諾”號最終的命運。

雖然人類之前已經發射過“伽利略”號探測器對木星進行過近距離觀測,但是木星仍有磁場、大紅斑、核心成分等未解之謎。“朱諾”號此次將攜帶磁強計、微波輻射計、高能粒子探測器等科學設備對木星進行觀測研究。

最後,木星擁有67顆衛星,數量在8大行星中居首。其中木衛二表面存在水,這令科學家懷疑木衛二上是否有原始生命形態存在。

木星探測大事記:

1610年:伽利略進行了首次詳細的木星觀測;

1973年:美國宇航局的先驅者-10號飛船成為首個穿越小行星帶的人類航天器,並飛掠木星;

1979年:美國宇航局的旅行者1號和2號飛船發現了木星暗弱的光環,幾顆新的衛星,並發現在木衛一表面存在活火山爆發;

1994年:世界各地的天文學家和美國宇航局的伽利略探測器對“舒梅克-列維9號”彗星撞擊木星南半球的全過程,這是人類首次全程目睹一次天體碰撞;

1995年:美國宇航局的伽利略號飛船攜帶探測器抵達木星,開展首次木星大氣直接探測並對整個木星系統進行了詳細考察;

今天,朱諾號被木星的引力俘獲,成為一顆極地軌道衛星。這一次的探測任務我們也不能實時看到圖像。距離延時加上信號帶寬太小,我們只能靜靜等待8月份傳回的圖像,那將是木星有史以來最清晰的“自拍照”。(節選自新浪科技)