天文史上的今天：首次觀測到其他星球上的火山噴發，發現者是一位女生

摘要：

1979年的3月8日，人類探測器首次目擊地球之外的火山噴發現象。而這一現象背後的發現者，是一位女生。

木衛一（Io）木星四顆伽利略衛星中最內側的一顆，可以看到左側正在發生的火山噴發

來源：NASA

「很多人認為，我看到那次火山噴發完全出於意外。這是一種誤解。按照常規程序，我會檢查每一幀旅行者1號拍攝的導航圖像。只能說，看到那場火山噴發剛好是在那一天。」

——琳達·莫拉比托

歷史性的一刻：琳達和同事們分享首次發現木衛一上火山噴發的消息

來源：NASA

琳達·莫拉比托（Linda Morabito）還是一位南加州大學的大學生時，便開始在美國宇航局設在加州帕薩迪納的噴氣推進實驗室（JPL）開始實習工作了。

1974年，她獲得一份美國宇航局的全職工作，在JPL的「衛星星曆與定軌」部門擔任工程師。在那裡，她參與了一系列的太空探索項目，包括大名鼎鼎的火星「海盜」號項目（Viking）。

海盜號項目是上世紀70~80年代最成功的火星探測計劃，包括兩個軌道器和兩個著陸器

來源：NASA

然後在1978年夏天，天降大任於斯人。由於「旅行者」飛船項目「光學導航成像處理系統」（ONIPS）一位關鍵崗位工程師離職，琳達被「借調」到了急需人手的旅行者飛船項目組。簡單來說，她的工作涉及為旅行者飛船編製一份導航星曆，而此時的旅行者飛船已經出發，正在飛向木星和土星的途中。

要想為「旅行者」這樣的探測器提供導航，工程師們需要兩種數據類型，一類是地面上的無線電測控數據，另一類是來自飛船的數據，尤其是飛船拍攝的木星的衛星在星空背景中的參考圖像特別重要。琳達和團隊需要從這些圖像中識別背景恆星和木星衛星——主要是四個大的木星伽利略衛星：木衛一，木衛二，木衛三和木衛四的相對位置。

示意圖：木星的四顆伽利略衛星。因為是伽利略最早發現，因此得名。它們是木星最大的四顆衛星

來源：NASA

工程師們的測量必須要達到一定精度要求，以便據此推算「旅行者」號飛船相對於這幾個衛星的位置。當時世界上還沒有能夠滿足「旅行者」飛船精度要求的星曆表。因此，項目組必須自己動手編製他們需要的星曆表。

實際上，ONIPS是一台計算機，不過要知道當時那個年代，即便是現在看來運算能力只能屬於「小型」的計算機也能輕易佔據一整間房間，並且需要配備專門降溫設備。琳達的任務是為這些龐然大物編製用於圖像提取和處理的軟體，讓計算機能夠精準鎖定這些天體的中心點位置，以便為飛船導航提供依據。

1979年3月8日，旅行者探測器拍攝的圖像上，捕捉到了木衛一表面的火山噴發

來源：NASA

旅行者飛船使用的是老式光導攝像管攝像機，拍攝的圖像會有不少扭曲偏差。另外，圖像往往還需要經過過曝，以便暴露背景恆星。在圖像處理過程中，工程師們需要考慮並修正這些誤差並精確定點陣圖像中衛星和恆星的中心點位置。

來自探測器的數據會被存儲到一台大型Univac 1108計算機上，並傳輸給ONIPS團隊進行處理和運算，隨後傳輸回Univac 1108計算機，在那裡，導航數據將被採集並用於任務規劃。

增強對比，看的更加清楚

來源：NASA

隨著「旅行者」飛船越來越接近木星，導航團隊的大約20個工程師開始了夜以繼日的瘋狂工作，以便確保飛船在茫茫星空之中的正確航向。這項工作的精度要求極高，甚至可以打個這樣的比方，「旅行者」飛船穿越木星系統的控制精度要求就像是從幾公里之外要求你把一根線頭穿過一個針眼。

到1979年2月份，旅行者飛船的數據開始洶湧而來。不斷地有圖像回傳，黑白的導航圖像傳輸到導航組，而彩色圖像則傳輸給成像組。導航組必須加緊圖像處理，確定飛船的精準位置，以便為可能的軌道修提供依據。

20年後，伽利略號木星探測器拍攝到的「佩里」火山口（圖中間偏下方）周圍的暗紅色沉積物。這是1979年那次火山噴發留下的痕迹

來源：NASA

1979年3月5日，旅行者1號飛船抵達距離木星最近的位置，隨後開始逐漸遠離。從此刻開始，導航組當然還需要繼續他們的日常工作，但強度和緊迫程度上相比此前要低很多了。

飛船導航相機拍攝的圖像還在繼續回傳，這些圖像同樣需要處理，其中有一張照片是1979年3月8日拍攝的，畫面中拍攝的木衛一，Io。

一天後，這張照片出現在了琳達面前的屏幕上。為了看清暗淡的背景恆星，她對這張圖像做了反差增強處理，然後，除了背景恆星之外，琳達注意到木衛一圖像的左下角邊緣似乎還出現了某個模糊的東西。

夜間的「佩里」火山噴發產生的熱量圖，可以看到夜間火山噴發產生的高溫

來源：NASA

相比木衛一的大小來看，這團東西體積顯然不小。難以相信這麼大的東西在此之前那麼多人竟然都沒有發現過。這是一個歷史性的時刻。

琳達有一種隱隱的感覺，她覺得自己可能看到了從未有人看到過的東西。當然，在得到確認之前，一切都還只是感覺，但有一點她可以確定，那就是這個東西一定非常重要。

她立即開始考慮所有的可能性。首先一個問題，這是真實的嗎？她馬上諮詢了旅行者飛船相機方面的專家，確認有無任何可能性，相機的問題會導致產生類似這種的假象，甚至她還考慮過有無可能這是一顆之前未被注意到的新衛星。

木衛一上的破火山口以及泛紅的高溫岩漿

來源：NASA

在接下來的6個小時內，各種可能性被逐項排除，只剩下唯一一種可能，那就是這個「東西」來自木衛一本身，或者至少與木衛一有關。但是由於畫面是過度曝光的，難以看清楚木衛一地表的細節，無法做出很準確的進一步判斷。

直到幾天之後，經過同事們的努力和更多資料圖像的反覆對比，美國宇航局正式確認，這是木衛一上被拍下的火山噴發場景，劇烈的火山噴發產生的煙塵向上升起超過300公里。並且，經過核實認定，這一噴發源自木衛一上一處名為「佩里」（Pele）的火山口。

這也是人類首次發現地球之外正在噴發的火山。1979年3月8日也被認定為人類探測器首次拍攝到地球之外活火山噴發現象的日子。

熱量分布圖上可以檢測到木衛一表面大大小小，星羅棋布的大群活火山口，隨時噴發

來源：NASA

2002年，琳達分享了自己對於這段往事的回憶，她說：

「旅行者飛船的發現，以及通過那些圖像和數據帶給我們的新知識，已經過去一代人的時間了。

我非常喜歡和我的學生們分享有關這一發現的故事，因為它告訴我們科學並不枯燥，科學是增加人類知識的過程。

它能夠鼓勵我的學生們考慮選擇科學作為職業，並且堅信，只要付出努力和勤奮，同樣可以做出自己的貢獻。」

ps: 我要強烈吐槽知乎！文章發布的時候要選擇話題，竟然「婦女節」都沒有？搜索「女」，只有什麼「女女性行為」，「女大學生」...有沒有點正經的？？知乎藥丸

編者按：

《天文史上的今天》欄目是老嚴的一次個人歷險，試圖通過堅持365天，完整記錄一年中每一個日子在人類漫長的天文歷史中留下的印記。

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