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朱諾號——窺探木星的悲劇英雄

朱諾號——窺探木星的悲劇英雄



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

「如果你將太陽系中的一切全都放一起(不算太陽),它們全都可以被塞進木星內部。」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14萬公里,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,木星將會佔據大片夜空,非常震撼人心,甚至可以說有些恐怖。

朱諾號——窺探木星的悲劇英雄



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,這彷彿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100萬~300萬公里,而在背離太陽的方向延伸則超過10億公里。

朱諾號——窺探木星的悲劇英雄



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。

朱諾號——窺探木星的悲劇英雄


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。

朱諾號——窺探木星的悲劇英雄



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,由於朱諾可能污染木星衛星,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。

朱諾號——窺探木星的悲劇英雄


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,那裡的條件將更加殘酷。溫度來到了幾萬攝氏度,壓強高到幾百萬個大氣壓。在這裡,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,至於核心裡到底有什麼元素、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里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。

朱諾號——窺探木星的悲劇英雄



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,義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公里每小時,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」。

朱諾號——窺探木星的悲劇英雄



數百年來人們一直在嘗試對這顆星球進行研究,但關於這顆氣態巨行星,我們仍然有很多基本的問題有待解答:木星是如何形成的?木星大氣中含有多少水和氧氣?木星的內部結構究竟如何?木星的自轉更加符合剛體轉動,還是在內部不同深度上存在不同速度的自轉?木星擁有固態內核嗎?如果有,這個內核有多大?木星強大的磁場是如何形成的?木星雲層頂部所見的很多大氣結構向下延伸多多深,它與木星大氣深部運動之間有何關聯?木星極光產生的機制是什麼?


巨大星球厚厚的雲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。


我們為什麼要選擇木星作為探測目標?


太陽系有8大行星,地球也是一顆行星,我們想知道其他的行星跟地球有什麼不一樣,還有要了解太陽系的演化過程,就需要研究其他行星。木星是太陽系裡最大的行星,是一顆特殊的行星,對它的研究非常有代表性。


朱諾號此次入軌木星有什麼特殊的地方?


高速飛行的朱諾如何被木星捕獲成為環繞木星的衛星存在風險,飛快飛慢都不會被木星捕獲,而木星上的信號需要48分鐘才能傳到地球,NASA需要提前把減速指令傳送到朱諾號上,是否入軌的信號也需要一個小時候才能接收到。


受太陽風的影響,木星上有非常強烈的輻射帶,朱諾號需要在拱頂加上一厘米厚的鈦合金保護層,才能保證電子元器件儀器的正常工作。


朱諾號2013年為什麼又飛回地球?


朱諾號飛回地球上空600公里擦肩而過,是利用地球引力的「彈弓效應」,速度增加了7.3公里/秒,可以飛的更遠。新視野號飛往冥王星的時候,也曾到木星借力飛行。而朱諾號的電池板並不是為了飛行,而是為了供應所攜帶儀器的用電。


為什麼沒有木星的圖片傳回?


拍攝木星照片不是這次朱諾號探測任務的主要目的。朱諾號要探測木星的磁場、輻射、引力場、大氣等等,上一次伽利略號的探測是為了拍攝木星的照片,朱諾號入軌時大部分儀器都是關閉的,成功入軌後才會開展探測,經過一段時間才能傳回。


朱諾號為什麼要「自殺」,墜入木星大氣層墜毀?


「行星保護原則」,朱諾號探測結束後「自殺」是為了防止地球上的微生物或者細菌污染其他星球木星的衛星二可能是適宜生命生存的,我們不能污染它。朱諾號最終會進入木星大氣層傳回數據並墜毀。


木星是一顆什麼樣的行星?


木星是太陽系裡最大的行星,是一顆氣態行星,木星深處的氫在高壓下處於金屬狀態。木星還有非常強大的磁場,木星上最著名的大紅斑有3個地球大,木星上很有很多明暗相間的條帶,亮的條帶是高溫氣體往上涌,暗的條帶是低溫氣體往下沉,木星上每時每刻都刮著高速的風暴,是一顆非常狂暴的行星。木星有四顆伽利略衛星,後面陸陸續續發現了很多木星的衛星,形成了一個木星系統。另外木星表面的極光比地球壯觀漂亮得多,是真正的太空煙花。


朱諾號為什麼不能登陸木星?


木星是一個氣體行星,木星的表面是人為定義的,所以朱諾號無法登陸木星。1995年。伽利略號探測器發射了一顆小型探測器進入木星大氣。而朱諾號是對木星磁場、引力等整體進行探測,最後進入木星墜毀。


到底有沒有外星人?


木星肯定沒有外星生命,木星的衛星可能會有,我相信整個宇宙中,會有一些星球處於適宜生命出現生存的位置,從概率上來講,外星文明是很有可能存在的,但是由於時間上的不同步和空間上相隔遙遠,無法接觸到對方的存在,但是這並不阻礙人類向外探索的腳步,我們總是要問我們來自何方我們去往何處人類生命起源自哪裡。


來源:新浪科技


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