這次聚焦于木星的任務(wù)將為我們研究冰衛(wèi)星提供新視野

圖 1 2022年9月29號(hào)宇航局朱諾號(hào)在距離衛(wèi)星表面945英里（1500公里）時(shí)拍攝到的木衛(wèi)二

2016年宇航局朱諾號(hào)例行測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)部分引擎沒(méi)有按照預(yù)期工作。該航天器在2016年6月抵達(dá)木星，每53天繞該氣體星球一次，如果加速，運(yùn)行周期將縮短至14天。考慮到引擎問(wèn)題，朱諾號(hào)團(tuán)隊(duì)決定不冒險(xiǎn)改變，讓航天器保持在更長(zhǎng)、更寬的軌道上。朱諾號(hào)圓滿(mǎn)完成任務(wù)獲得了額外的42次環(huán)星飛行，可以近距離拍攝木星衛(wèi)星。圣安東尼奧西南研究所的行星科學(xué)家，朱諾號(hào)任務(wù)的首席研究員斯科特?博爾頓，在12月14日星期三的地理科學(xué)聯(lián)盟的秋季周會(huì)上表示，我們非常幸運(yùn)能夠進(jìn)行拓展任務(wù)，讓朱諾號(hào)近距離接觸衛(wèi)星。

朱諾號(hào)對(duì)木星及其衛(wèi)星的觀測(cè)帶來(lái)了新的見(jiàn)解，為后期衛(wèi)星探索任務(wù)奠定了基礎(chǔ)。其中一項(xiàng)是航天局的冰衛(wèi)星探索計(jì)劃（JUICE），采用了朱諾號(hào)拍攝的木衛(wèi)三（加尼米德）圖片，結(jié)合1979年旅行者號(hào)傳回的數(shù)據(jù)和90年代及20世紀(jì)伽利略任務(wù)收集的信息，繪制了木衛(wèi)三的詳細(xì)地圖。博爾頓指出，地圖展示了令人驚嘆的冰衛(wèi)星表面，平滑的明亮地帶和溝壑縱橫的黑暗地帶塑造了多樣的表面形貌。它有著線(xiàn)性地貌，可能由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的，也有著明亮的白色斑點(diǎn)區(qū)域，或許是隕石坑正在產(chǎn)生新鮮的冰層。

朱諾號(hào)借助微波傳感器研究木衛(wèi)三和另一個(gè)冰衛(wèi)星-木衛(wèi)二，窺探它們有趣的表層下正在發(fā)生著什么。木衛(wèi)三的表層地貌不同，使其下方區(qū)域存在冷熱差異，而且微波數(shù)據(jù)顯示木衛(wèi)三的溫度比此前測(cè)量結(jié)果更低，這與其高的熱反射能力有關(guān)。這種反射效應(yīng)在木衛(wèi)二上更加明顯，朱諾號(hào)可以使用攜帶的導(dǎo)航相機(jī)，捕獲行星周?chē)娜豕猓枥L出木衛(wèi)二的夜間圖像。博爾頓說(shuō)到，使用我們的傳感器可以看到衛(wèi)星被照亮的一面，這是具有創(chuàng)新意義的。就像地球反射太陽(yáng)光照射在月球表面一樣，木星的光芒模糊地投射在木衛(wèi)二表面。

圖 2 “朱諾號(hào)”拍攝的迄今為止距離木星最近的一張照片，展示了寒冰覆蓋的“發(fā)光[1]”木衛(wèi)二

朱諾號(hào)還有機(jī)會(huì)探索木衛(wèi)三上的磁場(chǎng)，木衛(wèi)三是太陽(yáng)系已知衛(wèi)星中唯一一個(gè)有自生磁場(chǎng)的。朱諾號(hào)數(shù)據(jù)顯示木星和木衛(wèi)三的磁場(chǎng)存在連接和斷聯(lián)，釋放出大量紫外輻射。西南研究所的行星科學(xué)家托馬斯?格力塔在新聞發(fā)布會(huì)中指出，通過(guò)紫外線(xiàn)觀察，可以看到木星和木衛(wèi)三聯(lián)結(jié)的整個(gè)磁場(chǎng)的幾何形狀（圖三）。

圖 3 木衛(wèi)三（藍(lán)色）和木星（橙色）磁場(chǎng)間交互作用的描繪

毋庸置疑，朱諾號(hào)主攝像頭在飛行過(guò)程中付出了努力。朱諾號(hào)的共研究者之一，早先從事旅行者號(hào)的圖像研究，行星科學(xué)所的專(zhuān)家坎迪斯?漢森說(shuō)到，朱諾號(hào)拍攝到的令人驚嘆的圖片中揭露了那些“隱藏在眾目睽睽”下的細(xì)節(jié)，比如此前旅行者號(hào)拍攝的照片。

朱諾號(hào)拍攝到高質(zhì)量的木衛(wèi)三照片，包含著類(lèi)似火山口的地形。它也拍攝到木衛(wèi)二表面的新照片，與其他衛(wèi)星的斑駁表面相比，木衛(wèi)二表面光滑、隕石坑覆蓋較少，意味著它形成時(shí)間晚，這與之前的數(shù)據(jù)一致。當(dāng)然，拍攝的圖像少不了木星本身，最新的圖像展示了包括北部氣旋在內(nèi)的木星湍流云層，如同梵高筆下藍(lán)色夜空中旋轉(zhuǎn)的灰綠色和淡黃色漩渦。

博爾頓指出，這次任務(wù)使科學(xué)家們第一次看到“火山衛(wèi)星”木衛(wèi)一的兩極，在7月5日拍攝的紅外圖像中呈現(xiàn)了許多發(fā)光熱點(diǎn)（圖4），出現(xiàn)在兩極點(diǎn)的熱點(diǎn)數(shù)量高于赤道區(qū)域，這一結(jié)果令科學(xué)家們震驚。同年12月15日星期四，朱諾號(hào)再一次飛越木衛(wèi)一，拍攝了距離木衛(wèi)一最近的照片。

圖 4 朱諾號(hào)在2022年7月拍攝的木衛(wèi)一紅外照片

雖然朱諾號(hào)獲得了擴(kuò)展任務(wù)，但它的在軌時(shí)間不會(huì)太長(zhǎng)，隨后的幾年間，木星和衛(wèi)星的輻射將會(huì)不斷侵蝕它。即使這種情況不會(huì)發(fā)生，朱諾號(hào)最終將燃料耗盡，再也不能返回地球和輸送數(shù)據(jù)。博爾頓表示，團(tuán)隊(duì)最初設(shè)計(jì)想法就是讓朱諾號(hào)撞上木星，保護(hù)如木衛(wèi)二等的潛在宜居衛(wèi)星。從目前的運(yùn)行軌跡看，朱諾號(hào)會(huì)飛行到木星范圍內(nèi)，在厚厚的大氣層中燃燒殆盡。他補(bǔ)充說(shuō)，這種不干涉的方法尚在官方批準(zhǔn)中，但這的確是目前最簡(jiǎn)單的處理方式。

后期的任務(wù)如2023年4月航天局的JUICE，2024年10月NASA發(fā)射的歐羅巴快船，將建立在朱諾號(hào)的基礎(chǔ)上。例如，朱諾號(hào)未能觀測(cè)到木衛(wèi)二上的水羽流，這可能使科學(xué)家們探究隱藏在冰層下的全球海洋，衛(wèi)星的揭秘任務(wù)仍在繼續(xù)。博爾頓表示，JUICE團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在使用朱諾號(hào)傳回的數(shù)據(jù)，包括繪制了木衛(wèi)三的地圖，該團(tuán)隊(duì)正致力于研究圖片和傳感器背后隱藏的東西，意味著他們不斷以更高精度深耕者我們?cè)缦扔^察到的信息，制定著新的探測(cè)計(jì)劃。

注：[1]木星是太陽(yáng)系中體積和質(zhì)量最大的行星，而且擁有極其強(qiáng)大的磁場(chǎng)。木衛(wèi)二在圍繞木星旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，也遭受著木星強(qiáng)烈的輻射。木星噴射出一些高能粒子后，木衛(wèi)二因?yàn)闆](méi)有大氣層和磁場(chǎng)的保護(hù)，表面含鹽冰層與高能粒子作用后達(dá)到激發(fā)態(tài)產(chǎn)生熒光。

BY:Rebecca Sohn

FY: gxm

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