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“朱诺”探测器成功进入木星轨道:探索木星之谜(图)

日期:2016-07-06 10:45:01　阅读: 　来源:新浪科技
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北京时间2016年7月5日消息，美国航空航天局(NASA)发射的朱诺号(Juno)号探测器在经历35分钟的减速后，成功进入木星轨道。为了这一天，“朱诺”已经在茫茫太阳系中飞行了近5年。

　　2011年8月，朱诺号探测器发

　　北京时间2016年7月5日消息，美国航空航天局(NASA)发射的朱诺号(Juno)号探测器在经历35分钟的减速后，成功进入木星轨道。为了这一天，“朱诺”已经在茫茫太阳系中飞行了近5年。

　　2011年8月，朱诺号探测器发射升空，这颗宇宙飞船并不是径直向木星飞去，朱诺号在摆脱地球引力后仍然受到太阳引力的作用。两年后，朱诺号再次光临地球，利用地球引力的“弹弓效应”获得加速，进入更高的轨道。从那时起，朱诺号真正地开始飞向木星。



朱诺号于2011年升空，并利用地球引力的弹弓效应加速飞向木星。


　　“如果你将太阳系中的一切全都放一起(不算太阳)，它们全都可以被塞进木星内部。”无论从体积和质量上来说，木星都是太阳系最大的行星。直径大约是14万公里，相当于11个地球。如果换算成体积，那就是地球体积的1300多倍。有一种直观的方法领略木星的庞大，那就是假设把木星放到月球的位置上去。如果真是如此，木星将会占据大片夜空，非常震撼人心，甚至可以说有些恐怖。





如果木星在月球的位置上


　　木星拥有太阳系各大行星中最强大的磁场，其强度比地球磁场强2万倍以上。在木星附近强大磁场作用下，大量带电粒子被困在其中，形成剧烈的辐射带，这仿佛在太阳风的洪流中撑起了一把巨伞，其中主要是大量的电子和各类离子。这些强大的粒子流持续轰击着木星的卫星和光环。木星磁层在朝向太阳的方向延伸100万~300万公里，而在背离太阳的方向延伸则超过10亿公里。为了防止强辐射对探测器的破环，朱诺号在顶部使用了1厘米厚的钛合金板作为防护。即使存在防护设施，拍照相机也将在环绕木星7周后失效。“朱诺”号此次还将携带磁强计、微波辐射计、高能粒子探测器等科学设备对木星进行观测研究。





木星强大的磁场和辐射会干扰朱诺号的设备，必须采取防护措施

　　就是这样一颗让人恐惧的无法接近的行星，人类天生的好奇心却偏要看清它的真面目。朱诺在神话里是朱庇特的妻子，据说朱庇特喜欢恶作剧，用云雾把自己隐蔽起来，而他的妻子朱诺是唯一能透过迷雾看到他真身的神。这也是今天全世界关注的主角：朱诺探测器名字的由来，NASA希望朱诺号能为人类能一窥木星的本质。

　　到了2016年6月底，朱诺号今日木星的引力范围，激动人心的时刻到来。7月5日11：18分，朱诺号点燃引擎进行35分钟的减速，并变成一颗木星的“人造卫星”，幸好朱诺成功了，如果失败了，它永远失去进入木星轨道的机会，成为茫茫宇宙中飘荡的亡魂。

　　经过一系列的变轨，今年11月它将开展予定探测任务，考察任务预计将在2018年2月20日结束，由于朱诺携带剧毒的燃料，NASA行星保护守则不允许它成为飘荡的亡魂直至有日葬身木星卫星，因此朱诺号的结局只能是主动受控坠入木星大气层焚毁。

　　木星究竟是一颗怎样的行星？

　　木星和太阳的距离大约是日地距离的5倍，木星绕太阳一周大约是12年，恰好与一个生肖周期相同，所以在中国古代被叫做“岁星”。太阳光从太阳到木星需要大约43分钟。因为距离太阳更远，火星接收到的阳光也比地球上黯淡许多，只有地球上阳光强度的4%。这对朱诺号太空船是一大考验，不过朱诺号拥有面积高达60平方米的电池板，足以为飞船仪器提供420瓦的电力。

　　木星的质量大约相当于太阳的千分之一，但对于其他“兄弟”卫星而已是个不折不扣的庞然大物。它的质量相当于太阳系其他行星质量之和的2.5倍，地球质量的318倍。通过体积和质量的对比，你会发现木星比地球的密度小。的确，木星的密度大概只比水重30%。

　　虽然木星的密度比水大，但它不是液体或固体星球，却是一个不折不扣的气体行星。木星大气成分中有90%是氢，就像是氢气球。大气的其余主要成分就是氦，还有少量其他元素。既然木星是一个气体星球，那么人类发射的探测器自然就无法“登录”表面了。有人会问，木星表面都是氢气，那它会不会在某个深度有一片氢的“海洋”，让探测器去浮在海面上呢？





木星内部分层结构

　　不幸的是，这种情况也不存在。这是因为木星表面的温度“太高”，又不足以让氢气变成液体，随着逐渐深入木星，气体会“慢慢”变成液体。之所以说“慢慢”，是因为液体和气体浑然一体，并不存在一个清晰的“海面”，就像一片迷雾。

　　再往木星内部探索，那里的条件将更加残酷。温度来到了几万摄氏度，压强高到几百万个大气压。在这里，氢气被压缩成导电的金属。这层金属氢内部包含着的则是木星核心，至于核心里到底有什么元素、温度压力几何，现在也没有搞清楚。

　　木星大气除了它的“狂暴”外，也有美丽的一面，从木星的照片上可以看到大气呈明显的带状结构，深浅色交错。气体在浅色区域上升、在深色区域下降。而这些颜色是由木星大气里的某些物质反射造成，现在人类还没有真正搞清楚其中原因。





位于木星南半球上的大红斑

　　此外，木星大气中“大红斑”也是一个神奇的天文现象。大红斑是位于木星南半球的一份超大号气旋，直径足以放下两三个地球。1667年，意大利科学家卡西尼一张手绘图片展示了木星上的“大红斑”。自17世纪人类发现它以来一直没有消失过，也就是说这场在木星上的大风暴已经持续了300多年。大红斑当中的风速可谓暴虐，地球上的12级风与之相比就是小巫见大巫。大红斑边缘处的风速最高可达430公里每小时，比我们乘坐的高铁还快。





意大利天文学家手绘的木星图，大红斑清晰可见



　　早在1989年，美国已经发射过一枚“伽利略”号探测器，它在1995年抵达木星，开始围绕木星旋转。为了研究木星大气构成，“伽利略”号探测器还向木星释放了一颗大气探测器。这颗探测器“命运悲惨”，在进入木星大气1个小时后，就在与木星大气距离的摩擦和强大的压强下被摧毁了，科学家预测它可能直接被融化甚至蒸发，彻底消失在木星大气中。这也将是“朱诺”号最终的命运。

　　虽然人类之前已经发射过“伽利略”号探测器对木星进行过近距离观测，但是木星仍有磁场、大红斑、核心成分等未解之谜。“朱诺”号此次将携带磁强计、微波辐射计、高能粒子探测器等科学设备对木星进行观测研究。

　　最后，木星拥有67颗卫星，数量在8大行星中居首。其中木卫二表面存在水，这令科学家怀疑木卫二上是否有原始生命形态存在。

　　今天，朱诺号就将被木星的引力俘获，成为一颗极地轨道卫星。在为期大约一年的探测后，朱诺号将坠入木星大气，完成自己的使命。不过我们并不能实时看到图像。之所以选择这样的宿命，是因为科学家担心朱诺号可能污染存在原始生命的卫星。距离延时加上信号带宽太小，我们只能静静等待8月份传回的图像，那将是木星有史以来最清晰的“自拍照”。

　　数百年来人们一直在尝试对这颗星球进行研究，但关于这颗气态巨行星，我们仍然有很多基本的问题有待解答。


　木星是如何形成的？木星大气中含有多少水和氧气？木星的内部结构究竟如何？木星的自转更加符合刚体转动，还是在内部不同深度上存在不同速度的自转？木星拥有固态内核吗？如果有，这个内核有多大？木星强大的磁场是如何形成的？木星云层顶部所见的很多大气结构向下延伸多多深，它与木星大气深部运动之间有何关联？木星极光产生的机制是什么？

　　巨大星球厚厚的云层和剧烈的风暴下方，依旧隐藏着许许多多有关这颗巨大行星的身世，以及整个太阳系形成历史的未解之谜，这些让人类困惑的问题，朱诺将一一讲给我们。

　　木星探测大事记：

　　1610年：伽利略进行了首次详细的木星观测；

　　1973年：美国宇航局的先驱者-10号飞船成为首个穿越小行星带的人类航天器，并飞掠木星；

　　1979年：美国宇航局的旅行者1号和2号飞船发现了木星暗弱的光环，几颗新的卫星，并发现在木卫一表面存在活火山爆发；

　　1994年：世界各地的天文学家和美国宇航局的伽利略探测器对“舒梅克-列维9号”彗星撞击木星南半球的全过程，这是人类首次全程目睹一次天体碰撞；

　　1995年：美国宇航局的伽利略号飞船携带探测器抵达木星，开展首次木星大气直接探测并对整个木星系统进行了详细考察。


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