北京時間2016年7月5日消息,,美國航空航天局(NASA)發(fā)射的朱諾號(Juno)號探測器在經(jīng)歷35分鐘的減速后,,成功進入木星軌道。為了這一天,,“朱諾”已經(jīng)在茫茫太陽系中飛行了近5年,。
2011年8月,,朱諾號探測器發(fā)射升空,這顆宇宙飛船并不是徑直向木星飛去,,朱諾號在擺脫地球引力后仍然受到太陽引力的作用,。兩年后,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,。
“如果你將太陽系中的一切全都放一起(不算太陽),它們?nèi)伎梢员蝗M木星內(nèi)部,?!睙o論從體積和質(zhì)量上來說,木星都是太陽系最大的行星,。直徑大約是14萬公里,,相當于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(jù)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(xù)轟擊著木星的衛(wèi)星和光環(huán),。木星磁層在朝向太陽的方向延伸100萬~300萬公里,,而在背離太陽的方向延伸則超過10億公里。為了防止強輻射對探測器的破環(huán),,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(huán)繞木星7周后失效,?!爸熘Z”號此次還將攜帶磁強計、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,。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,。朱諾在神話里是朱庇特的妻子,,據(jù)說朱庇特喜歡惡作劇,用云霧把自己隱蔽起來,,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(zhì),。
到了2016年6月底,,朱諾號今日木星的引力范圍,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,并變成一顆木星的“人造衛(wèi)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(jīng)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(jié)束,,由于朱諾攜帶劇毒的燃料,NASA行星保護守則不允許它成為飄蕩的亡魂直至有日葬身木星衛(wèi)星,,因此朱諾號的結(jié)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(zhì)量大約相當于太陽的千分之一,,但對于其他“兄弟”衛(wèi)星而已是個不折不扣的龐然大物。它的質(zhì)量相當于太陽系其他行星質(zhì)量之和的2.5倍,,地球質(zhì)量的318倍,。通過體積和質(zhì)量的對比,你會發(fā)現(xiàn)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,。大氣的其余主要成分就是氦,還有少量其他元素,。既然木星是一個氣體星球,,那么人類發(fā)射的探測器自然就無法“登錄”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,并不存在一個清晰的“海面”,就像一片迷霧,。
再往木星內(nèi)部探索,,那里的條件將更加殘酷。溫度來到了幾萬攝氏度,,壓強高到幾百萬個大氣壓,。在這里,氫氣被壓縮成導電的金屬,。這層金屬氫內(nèi)部包含著的則是木星核心,,至于核心里到底有什么元素,、溫度壓力幾何,,現(xiàn)在也沒有搞清楚。
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(jié)構(gòu),深淺色交錯,。氣體在淺色區(qū)域上升,、在深色區(qū)域下降。而這些顏色是由木星大氣里的某些物質(zhì)反射造成,,現(xiàn)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(xiàn)象,。大紅斑是位于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(fā)現(xiàn)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(jīng)持續(xù)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公里每小時,,比我們乘坐的高鐵還快,。
早在1989年,美國已經(jīng)發(fā)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(zhuǎn)。為了研究木星大氣構(gòu)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個小時后,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(fā),,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(jīng)發(fā)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。
最后,,木星擁有67顆衛(wèi)星,,數(shù)量在8大行星中居首。其中木衛(wèi)二表面存在水,,這令科學家懷疑木衛(wèi)二上是否有原始生命形態(tài)存在,。
今天,朱諾號就將被木星的引力俘獲,,成為一顆極地軌道衛(wèi)星,。在為期大約一年的探測后,朱諾號將墜入木星大氣,,完成自己的使命,。不過我們并不能實時看到圖像。之所以選擇這樣的宿命,,是因為科學家擔心朱諾號可能污染存在原始生命的衛(wèi)星,。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”,。
數(shù)百年來人們一直在嘗試對這顆星球進行研究,但關于這顆氣態(tài)巨行星,,我們?nèi)匀挥泻芏嗷镜膯栴}有待解答,。
木星是如何形成的?木星大氣中含有多少水和氧氣,?木星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)究竟如何,?木星的自轉(zhuǎn)更加符合剛體轉(zhuǎn)動,還是在內(nèi)部不同深度上存在不同速度的自轉(zhuǎn),?木星擁有固態(tài)內(nèi)核嗎,?如果有,,這個內(nèi)核有多大?木星強大的磁場是如何形成的,?木星云層頂部所見的很多大氣結(jié)構(gòu)向下延伸多多深,,它與木星大氣深部運動之間有何關聯(lián)?木星極光產(chǎn)生的機制是什么,?
巨大星球厚厚的云層和劇烈的風暴下方,,依舊隱藏著許許多多有關這顆巨大行星的身世,以及整個太陽系形成歷史的未解之謎,,這些讓人類困惑的問題,,朱諾將一一講給我們。
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(qū)者-10號飛船成為首個穿越小行星帶的人類航天器,,并飛掠木星;
1979年:美國宇航局的旅行者1號和2號飛船發(fā)現(xiàn)了木星暗弱的光環(huán),,幾顆新的衛(wèi)星,,并發(fā)現(xiàn)在木衛(wèi)一表面存在活火山爆發(fā),;
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并對整個木星系統(tǒng)進行了詳細考察,。