“朱诺”即将揭开木星面纱

新闻背景

在太空中飞行了近5年的美国“朱诺”（Juno）木星探测器，将于今年7月4日进入木星轨道，总飞行距离达到28.3亿千米。

进入木星圆形极轨道后，大小与一个篮球场相当的“朱诺”，将在距离木星云层顶大约5000千米高的轨道围绕木星运行37圈，花费大约20个月左右的时间对这颗巨型气态行星进行全方位考察，探测木星厚厚云层下方的极光现象，并对木星的起源、内部结构、大气以及磁场等相关数据进行探测，预计2018年2月结束探测。

飞行途中临时更改任务计划

美国新一代木星探测器——“朱诺”是2011年8月5日升空的。升空后1个小时内，其上的3块太阳能阵慢慢展开。它先围绕太阳飞行了两年，然后于2013年10月回到地球附近做了一次地球借力飞越，再用3年时间飞往木星。2013年10月13日，“朱诺”在飞越地球时传回了第一幅地球照片，展现人类家园的壮观景象。这幅照片是“朱诺”环绕地球机动过程中拍摄的。通过将地球的引力充当弹弓，“朱诺”的速度从12.5万千米/小时提升到14万千米/小时，从而足以穿过小行星带，进入木星轨道。

在“朱诺”加速通过太阳系时，有三股力量在拖拽着它，太阳、地球和木星都是有影响的。有时，地球因为足够接近而成为了领先者。在多数情况下，太阳对“朱诺”轨道的改变是最有影响力的。今年6月2日，“朱诺”穿越了木星与太阳的引力边界，即跨越了木星与太阳的引力平衡点，此后，木星位于引力驱动位置，即对“朱诺”产生最大影响的天体成变成了木星，使得该探测器不再回头，一路飞向它最终的目的地——木星。

 “朱诺”的名字来自于古希腊与古罗马神话，传说中的上天之神朱庇特(Jupiter，即英语中的木星)用云彩遮掩自己，隐藏自己的真容，但他的妻子——朱诺女神却拥有神奇的力量，能够穿透遮掩朱庇特的云雾，洞察其背后的真相。美国航空航天局选用这个名字来为这艘木星探测器命名，也是希望这个深空探测器能够拨开遮掩木星的重重迷雾，揭示其背后的真正本质。

此前，美国曾用“伽利略”等探测器对木星进行研究，但“朱诺”的任务是对木星内部结构进行调查。“朱诺”的轨道将穿过木星的南北磁极，这是此前深空探测器没有抵达的地方，科学家认为这里拥有木星强磁力和高能粒子的环境，能够收集到更多关于木星磁场和重力场、内部环境的数据。

2015年，美国航空航天局批准了“朱诺”的任务更改计划，将轨道周期调整为每14天一圈。轨道的调整意味着探测器要控制进入木星轨道的速度和角度，让探测器上的计算机分配发动机点火时间。修订后的“朱诺”任务将延长到20个月左右，科学家希望给“朱诺”更多的时间收集到木星的数据。

修订一次任务需要花费许多时间对轨道进行精确计算，比如修改捕获轨道的进入速度、发动机点火的时间，让“朱诺”重新进入一条轨道上运行。

试图揭示木星形成演变过程

自1972年起，先驱者10号、旅行者1号和2号、“伽利略”、“新视野”等探测器对木星进行了一些探测活动，其中“伽利略” 是真正意义上的第一个木星探测器，其它是顺道观测，走马观花。这些观测发现木星的组成情况和科学家们之前猜测的并不一样。现在，仍有许多木星的问题没有搞清楚。例如，木星上有多少水或氧气？木星巨大的磁场是如何产生的？木星的两极看上去是怎样的？等等。

“朱诺”的主要探测目标，就是揭示木星的形成和演变过程。它也是继美国1989年发射过专门探测木星的“伽利略”之后，世界第2个专用木星探测器。“伽利略”环绕木星飞行了34圈，对木星的大气层进行了测量，还发现了木星卫星地下液态盐水的存在证据，并观测到木星卫星上大规模的火山爆发等，获得了大量有关木星的探测数据，最后于2003年9月按程序坠毁在木星上。“朱诺”绕木星轨道飞行37圈，随后也将有意坠向木星，以免同木星的卫星相撞，影响未来对木星的卫星上生命的探测。

“朱诺”计划在木星大椭圆极轨道上的辐射带内环绕，这比此前任何一个空间探测器都要靠近木星，为的是知道这个巨大的行星有多少水，什么引发了其如此强大的磁场，以及在其浓厚炙热的空气下有没有一个固体内核。它将测定木星稠密和涡动不止的大气中水的含量，因为水含量较大可能意味着木星最早形成于太阳系更边远的位置，随后才迁移到眼下所在位置。科学家目前还不能确定木星是有一个由重元素组成的固体内核，还是完全由气体构成，“朱诺”将通过测量其磁场和引力场来研究这一问题。

科学家们相信，木星是太阳形成后第一个诞生的行星，尽管其确切是如何形成的并不知道。其中一个关键的缺失数据，就是在这个巨大的比地球绕太阳旋转距离远5倍的行星里面有多少水。木星像太阳一样主要由氢和氦组成的还有少量的其他物质，比如氧。科学家们相信氧和氢在一起结合成了水，水可以由此次“朱诺”携带的工具之一微波辐射计来检测。

木星是太阳系内体积和质量最大、自转最快的一颗气态行星。它的成分和太阳极其相似，对木星的探测有可能使人类了解早期太阳系的秘密。“朱诺”项目首席科学家斯科特·博尔顿说，通过研究木星可以追溯太阳系历史的源头，了解究竟是什么促使行星生成，为什么行星的成分与太阳有区别。

木星有巨厚的大气层，在这样的条件下氢会被压缩成一种称为“金属氢”的奇异形态，它可能是木星强大磁场的来源。由于这个强大的磁场和高能粒子相互作用，产生了太阳系中最明亮的极光。“朱诺”能直接对这些高能粒子进行取样，并通过紫外波段观测木星的极光现象。对于这样一颗和地球迥然不同行星极光现象的深入研究，将帮助人类更好地理解极光现象产生的本质。

总之，“朱诺”或许能帮助人类揭开以下六大谜团：木星是怎样组成的？木星上有多少水？木星表层之下是什么样的？木星是否有岩核？木星的磁性来源于哪里？木星上的极光现象。“朱诺”有望大大加深人类对气态巨行星的形成以及它们对整个太阳系作用影响的理解。

趣闲篇

随身携带3个乐高玩具

有趣的是，“朱诺”还携带3个与木星“关系匪浅”的乐高玩具升空,它们价值1.5万美元，分别代表发现木星4个卫星的意大利著名天文学家伽利略、代表罗马神话中的天神朱庇特和朱庇特的妻子朱诺。与普通乐高积木不同，它们不是塑料，而是由铝加工而成，确保能承受艰苦的太空旅程的同时，不会干扰“朱诺”仪器运作。据悉，美国航空航天局希望通过这个小项目，促进美国孩子对天文学的热情。

另外，此次“朱诺”还携带了一块由意大利航天局提供的伽利略箴言铭牌，上面有伽利略的头像，以及当年伽利略观测木星时记录的笔记原文，由环氧基树脂牢牢粘合在“朱诺”的推进器上。

小贴士

太阳系中最大的行星

木星的质量是除太阳外太阳系其余部分的大约两倍，相当于318个地球，体积更是地球的1300倍以上。木星每4331个地球日(约合11.86年)围绕太阳公转一圈。作为一颗气态行星，木星由90%的氢和10%的氦组成，还有极微量的其他气体，包括甲烷和氨。木星目前已知拥有68颗卫星以及4道光环。其中最大的卫星是4颗所谓的伽利略卫星，它们都是在1609年或1610年间由意大利天文学家伽利略首先发现的。这是人类首次发现除地球之外有一个天体围绕另一个天体运行。

木星本身拥有绚丽的云带，其中含有结晶态的氨，其大气中的风速高达每秒100米。而木星大气中最广为人知的当然就属大红斑了。人们已经观测这个巨大的气旋长达180年，它却从未消退过。