「朱諾」即將揭開木星面紗

新聞背景

在太空中飛行了近5年的美國「朱諾」（Juno）木星探測器，將於今年7月4日進入木星軌道，總飛行距離達到28.3億千米。

進入木星圓形極軌道後，大小與一個籃球場相當的「朱諾」，將在距離木星雲層頂大約5000千米高的軌道圍繞木星運行37圈，花費大約20個月左右的時間對這顆巨型氣態行星進行全方位考察，探測木星厚厚雲層下方的極光現象，並對木星的起源、內部結構、大氣以及磁場等相關數據進行探測，預計2018年2月結束探測。

飛行途中臨時更改任務計劃

美國新一代木星探測器——「朱諾」是2011年8月5日升空的。升空後1個小時內，其上的3塊太陽能陣慢慢展開。它先圍繞太陽飛行了兩年，然後於2013年10月回到地球附近做了一次地球借力飛越，再用3年時間飛往木星。2013年10月13日，「朱諾」在飛越地球時傳回了第一幅地球照片，展現人類家園的壯觀景象。這幅照片是「朱諾」環繞地球機動過程中拍攝的。通過將地球的引力充當彈弓，「朱諾」的速度從12.5萬千米/小時提升到14萬千米/小時，從而足以穿過小行星帶，進入木星軌道。

在「朱諾」加速通過太陽系時，有三股力量在拖拽著它，太陽、地球和木星都是有影響的。有時，地球因為足夠接近而成為了領先者。在多數情況下，太陽對「朱諾」軌道的改變是最有影響力的。今年6月2日，「朱諾」穿越了木星與太陽的引力邊界，即跨越了木星與太陽的引力平衡點，此後，木星位於引力驅動位置，即對「朱諾」產生最大影響的天體成變成了木星，使得該探測器不再回頭，一路飛向它最終的目的地——木星。

「朱諾」的名字來自於古希臘與古羅馬神話，傳說中的上天之神朱庇特(Jupiter，即英語中的木星)用雲彩遮掩自己，隱藏自己的真容，但他的妻子——朱諾女神卻擁有神奇的力量，能夠穿透遮掩朱庇特的雲霧，洞察其背後的真相。美國航空航天局選用這個名字來為這艘木星探測器命名，也是希望這個深空探測器能夠撥開遮掩木星的重重迷霧，揭示其背後的真正本質。

此前，美國曾用「伽利略」等探測器對木星進行研究，但「朱諾」的任務是對木星內部結構進行調查。「朱諾」的軌道將穿過木星的南北磁極，這是此前深空探測器沒有抵達的地方，科學家認為這裡擁有木星強磁力和高能粒子的環境，能夠收集到更多關於木星磁場和重力場、內部環境的數據。

2015年，美國航空航天局批准了「朱諾」的任務更改計劃，將軌道周期調整為每14天一圈。軌道的調整意味著探測器要控制進入木星軌道的速度和角度，讓探測器上的計算機分配發動機點火時間。修訂後的「朱諾」任務將延長到20個月左右，科學家希望給「朱諾」更多的時間收集到木星的數據。

修訂一次任務需要花費許多時間對軌道進行精確計算，比如修改捕獲軌道的進入速度、發動機點火的時間，讓「朱諾」重新進入一條軌道上運行。

試圖揭示木星形成演變過程

自1972年起，先驅者10號、旅行者1號和2號、「伽利略」、「新視野」等探測器對木星進行了一些探測活動，其中「伽利略」 是真正意義上的第一個木星探測器，其它是順道觀測，走馬觀花。這些觀測發現木星的組成情況和科學家們之前猜測的並不一樣。現在，仍有許多木星的問題沒有搞清楚。例如，木星上有多少水或氧氣？木星巨大的磁場是如何產生的？木星的兩極看上去是怎樣的？等等。

「朱諾」的主要探測目標，就是揭示木星的形成和演變過程。它也是繼美國1989年發射過專門探測木星的「伽利略」之後，世界第2個專用木星探測器。「伽利略」環繞木星飛行了34圈，對木星的大氣層進行了測量，還發現了木星衛星地下液態鹽水的存在證據，並觀測到木星衛星上大規模的火山爆發等，獲得了大量有關木星的探測數據，最後於2003年9月按程序墜毀在木星上。「朱諾」繞木星軌道飛行37圈，隨後也將有意墜向木星，以免同木星的衛星相撞，影響未來對木星的衛星上生命的探測。

「朱諾」計劃在木星大橢圓極軌道上的輻射帶內環繞，這比此前任何一個空間探測器都要靠近木星，為的是知道這個巨大的行星有多少水，什麼引發了其如此強大的磁場，以及在其濃厚炙熱的空氣下有沒有一個固體內核。它將測定木星稠密和渦動不止的大氣中水的含量，因為水含量較大可能意味著木星最早形成於太陽系更邊遠的位置，隨後才遷移到眼下所在位置。科學家目前還不能確定木星是有一個由重元素組成的固體內核，還是完全由氣體構成，「朱諾」將通過測量其磁場和引力場來研究這一問題。

科學家們相信，木星是太陽形成後第一個誕生的行星，儘管其確切是如何形成的並不知道。其中一個關鍵的缺失數據，就是在這個巨大的比地球繞太陽旋轉距離遠5倍的行星裡面有多少水。木星像太陽一樣主要由氫和氦組成的還有少量的其他物質，比如氧。科學家們相信氧和氫在一起結合成了水，水可以由此次「朱諾」攜帶的工具之一微波輻射計來檢測。

木星是太陽系內體積和質量最大、自轉最快的一顆氣態行星。它的成分和太陽極其相似，對木星的探測有可能使人類了解早期太陽系的秘密。「朱諾」項目首席科學家斯科特·博爾頓說，通過研究木星可以追溯太陽系歷史的源頭，了解究竟是什麼促使行星生成，為什麼行星的成分與太陽有區別。

木星有巨厚的大氣層，在這樣的條件下氫會被壓縮成一種稱為「金屬氫」的奇異形態，它可能是木星強大磁場的來源。由於這個強大的磁場和高能粒子相互作用，產生了太陽系中最明亮的極光。「朱諾」能直接對這些高能粒子進行取樣，並通過紫外波段觀測木星的極光現象。對於這樣一顆和地球迥然不同行星極光現象的深入研究，將幫助人類更好地理解極光現象產生的本質。

總之，「朱諾」或許能幫助人類揭開以下六大謎團：木星是怎樣組成的？木星上有多少水？木星表層之下是什麼樣的？木星是否有岩核？木星的磁性來源於哪裡？木星上的極光現象。「朱諾」有望大大加深人類對氣態巨行星的形成以及它們對整個太陽系作用影響的理解。

趣閑篇

隨身攜帶3個樂高玩具

有趣的是，「朱諾」還攜帶3個與木星「關係匪淺」的樂高玩具升空,它們價值1.5萬美元，分別代表發現木星4個衛星的義大利著名天文學家伽利略、代表羅馬神話中的天神朱庇特和朱庇特的妻子朱諾。與普通樂高積木不同，它們不是塑料，而是由鋁加工而成，確保能承受艱苦的太空旅程的同時，不會干擾「朱諾」儀器運作。據悉，美國航空航天局希望通過這個小項目，促進美國孩子對天文學的熱情。

另外，此次「朱諾」還攜帶了一塊由義大利航天局提供的伽利略箴言銘牌，上面有伽利略的頭像，以及當年伽利略觀測木星時記錄的筆記原文，由環氧基樹脂牢牢粘合在「朱諾」的推進器上。

小貼士

太陽系中最大的行星

木星的質量是除太陽外太陽系其餘部分的大約兩倍，相當於318個地球，體積更是地球的1300倍以上。木星每4331個地球日(約合11.86年)圍繞太陽公轉一圈。作為一顆氣態行星，木星由90%的氫和10%的氦組成，還有極微量的其他氣體，包括甲烷和氨。木星目前已知擁有68顆衛星以及4道光環。其中最大的衛星是4顆所謂的伽利略衛星，它們都是在1609年或1610年間由義大利天文學家伽利略首先發現的。這是人類首次發現除地球之外有一個天體圍繞另一個天體運行。

木星本身擁有絢麗的雲帶，其中含有結晶態的氨，其大氣中的風速高達每秒100米。而木星大氣中最廣為人知的當然就屬大紅斑了。人們已經觀測這個巨大的氣旋長達180年，它卻從未消退過。