朱諾號(hào)的最新發(fā)現(xiàn)揭開(kāi)了木星嚴(yán)酷的大氣層和木衛(wèi)一熾熱火山世界的面紗。該探測(cè)器探測(cè)到木衛(wèi)一地殼下方溫暖的熔巖流，并揭示了熱量如何像宇宙輻射器一樣在其表面流動(dòng)。與此同時(shí)，朱諾號(hào)的無(wú)線電信號(hào)揭示了有關(guān)木星極地溫度的令人毛骨悚然的新細(xì)節(jié)，而對(duì)極地周圍大規(guī)模氣旋的長(zhǎng)期追蹤顯示，它們以奇異的方式漂移和相互碰撞。
朱諾相機(jī)是美國(guó)宇航局朱諾號(hào)探測(cè)器上的可見(jiàn)光成像儀，在2025年1月28日朱諾號(hào)第69次飛掠木星時(shí)，從距木星云層頂部約58000公里的高度拍攝了這張?jiān)鰪?qiáng)色彩的木星北部高緯度地區(qū)照片。NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS，圖像處理：Jackie Branc (CC BY)
美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA ）的“朱諾”號(hào)探測(cè)器揭示了有關(guān)木星及其火山衛(wèi)星木衛(wèi)一（Io）的驚人新細(xì)節(jié)。通過(guò)觀察木星濃密云層下方和木衛(wèi)一表面深處，科學(xué)家們構(gòu)建了一個(gè)更詳細(xì)的模型，用于描述環(huán)繞木星北極的快速移動(dòng)急流。與此同時(shí)，他們還取得了一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性成果：繪制了木衛(wèi)一地下溫度圖，揭示了有關(guān)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和持續(xù)火山活動(dòng)的重要線索。
該研究結(jié)果于 4 月 29 日在維也納舉行的歐洲地球科學(xué)聯(lián)盟大會(huì)新聞發(fā)布會(huì)上公布。
“木星的一切都很極端。這顆行星擁有比澳大利亞還要大的巨型極地氣旋、猛烈的急流、太陽(yáng)系中最多的火山體、最強(qiáng)烈的極光以及最強(qiáng)烈的輻射帶，”圣安東尼奧西南研究所朱諾號(hào)首席研究員斯科特·博爾頓說(shuō)道?！半S著朱諾號(hào)的軌道將我們帶入木星復(fù)雜系統(tǒng)的新區(qū)域，我們將能夠更近距離地觀察這顆氣態(tài)巨星所蘊(yùn)含的巨大能量。”
這段動(dòng)畫使用了美國(guó)宇航局朱諾號(hào)探測(cè)器上JIRAM儀器的數(shù)據(jù)制作，展示了2024年12月27日飛掠木衛(wèi)一（Io）時(shí)，其南極區(qū)域的情況。亮點(diǎn)是由于火山活動(dòng)導(dǎo)致溫度升高的區(qū)域；灰色區(qū)域是木衛(wèi)一離開(kāi)視野后形成的。圖片來(lái)源：NASA/ JPL /SwRI/ASI – JIRAM團(tuán)隊(duì)（上午）
盡管朱諾號(hào)的微波輻射計(jì)（MWR）旨在研究木星的深層大氣，但任務(wù)團(tuán)隊(duì)也將其瞄準(zhǔn)了木衛(wèi)一，并將其與木星紅外極光測(cè)繪儀（JIRAM）的數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，以更全面地觀察衛(wèi)星熾熱的內(nèi)部。
“朱諾號(hào)科學(xué)團(tuán)隊(duì)喜歡將來(lái)自不同儀器的差異化數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，看看能從中發(fā)現(xiàn)什么，”美國(guó)宇航局南加州噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的朱諾號(hào)科學(xué)家香農(nóng)·布朗說(shuō)道。“當(dāng)我們將MWR數(shù)據(jù)與JIRAM的紅外圖像結(jié)合起來(lái)時(shí)，我們對(duì)所見(jiàn)之景感到驚訝：在木衛(wèi)一冷卻的地殼下，存在著尚未凝固的溫暖巖漿的證據(jù)。在每個(gè)經(jīng)緯度上，都有冷卻的熔巖流?！?/p>
這張合成圖像基于美國(guó)宇航局朱諾號(hào)探測(cè)器上JIRAM儀器于2017年收集的數(shù)據(jù)，顯示了木星北極中心氣旋及其周圍的八個(gè)氣旋。該任務(wù)的數(shù)據(jù)表明，這些風(fēng)暴是持久特征。圖片來(lái)源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM
數(shù)據(jù)顯示，月球表面約10%的面積在地表下方殘留著緩慢冷卻的熔巖。這一結(jié)果或許有助于深入了解月球表面如何如此迅速地更新，以及熱量如何從其深層內(nèi)部傳遞到地表。
布朗說(shuō)：“木衛(wèi)一的火山、熔巖場(chǎng)和地下熔巖流就像汽車散熱器一樣，有效地將熱量從內(nèi)部轉(zhuǎn)移到表面，在太空真空中冷卻下來(lái)。”
僅從 JIRAM 數(shù)據(jù)來(lái)看，研究小組還發(fā)現(xiàn)，木衛(wèi)一歷史上最劇烈的噴發(fā)（首次由紅外成像儀在 2024 年 12 月 27 日朱諾號(hào)飛掠木衛(wèi)一時(shí)發(fā)現(xiàn)）直到 3 月 2 日仍在噴涌熔巖和火山灰。朱諾號(hào)任務(wù)科學(xué)家認(rèn)為，它至今仍活躍，預(yù)計(jì) 5 月 6 日將進(jìn)行更多觀測(cè)，屆時(shí)這艘太陽(yáng)能航天器將在距離木衛(wèi)一約 55300 英里（89000 公里）的地方飛掠這顆熾熱的衛(wèi)星。
這幅插圖描繪了美國(guó)宇航局的朱諾號(hào)航天器飛越木星南極的場(chǎng)景。圖片來(lái)源：NASA/JPL-Caltech
在其第53次軌道飛行（2023年2月18日）上，朱諾號(hào)開(kāi)始進(jìn)行無(wú)線電掩星實(shí)驗(yàn)，以探索這顆氣態(tài)巨行星的大氣溫度結(jié)構(gòu)。利用這項(xiàng)技術(shù)，無(wú)線電信號(hào)從地球傳輸?shù)街熘Z號(hào)，然后再返回，在旅程的兩段中都會(huì)穿過(guò)木星大氣層。由于行星的大氣層會(huì)使無(wú)線電波發(fā)生彎曲，科學(xué)家可以精確測(cè)量這種折射的影響，從而獲得有關(guān)大氣溫度和密度的詳細(xì)信息。
迄今為止，“朱諾”號(hào)已完成26次無(wú)線電掩星探測(cè)。其中最引人注目的發(fā)現(xiàn)包括：首次對(duì)木星北極平流層帽的溫度測(cè)量，顯示該區(qū)域比周圍溫度低約11攝氏度，且周圍風(fēng)速超過(guò)100英里/小時(shí)（161公里/小時(shí)）。
該團(tuán)隊(duì)最近的研究成果還聚焦于困擾木星北部的氣旋。朱諾相機(jī)可見(jiàn)光成像儀和JIRAM多年來(lái)收集的數(shù)據(jù)，使朱諾號(hào)的科學(xué)家們能夠觀測(cè)到木星巨大的北極氣旋及其周圍八個(gè)氣旋的長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)。與地球上通常孤立地發(fā)生在低緯度地區(qū)的颶風(fēng)不同，木星的颶風(fēng)僅限于極地地區(qū)。
通過(guò)追蹤氣旋在多個(gè)軌道上的運(yùn)動(dòng)，科學(xué)家們觀察到，由于一種名為“β漂移”（科里奧利力與氣旋圓形風(fēng)模式相互作用）的過(guò)程，每個(gè)風(fēng)暴都會(huì)逐漸向極地漂移。這與地球上颶風(fēng)的遷移方式類似，但地球上的氣旋在到達(dá)極地之前就會(huì)瓦解，因?yàn)槿狈槠涮峁﹦?dòng)力的暖濕空氣，以及兩極附近科里奧利力的減弱。此外，木星的氣旋在接近極地時(shí)會(huì)聚集在一起，并且隨著它們開(kāi)始與鄰近氣旋相互作用，它們的運(yùn)動(dòng)速度會(huì)減慢。
“這些相互競(jìng)爭(zhēng)的力量導(dǎo)致氣旋彼此‘反彈’，就像機(jī)械系統(tǒng)中的彈簧一樣，”來(lái)自以色列魏茨曼科學(xué)研究所的朱諾號(hào)聯(lián)合研究員約海·卡斯皮（Yohai Kaspi）說(shuō)道。“這種相互作用不僅穩(wěn)定了整個(gè)結(jié)構(gòu)，還導(dǎo)致氣旋圍繞中心位置振蕩，并緩慢地沿順時(shí)針?lè)较蛳蛭髌?，繞著極地移動(dòng)?！?/p>
新的大氣模型不僅有助于解釋木星上的氣旋運(yùn)動(dòng)，還可能解釋包括地球在內(nèi)的其他行星上的氣旋運(yùn)動(dòng)。
“朱諾號(hào)的一大優(yōu)點(diǎn)在于它的軌道不斷變化，這意味著我們每次進(jìn)行科學(xué)飛行時(shí)都能獲得新的有利位置，”博爾頓說(shuō)道?！霸跀U(kuò)展任務(wù)中，這意味著我們將繼續(xù)探索以前沒(méi)有航天器去過(guò)的地方，包括在太陽(yáng)系最強(qiáng)的行星輻射帶停留更長(zhǎng)時(shí)間。這有點(diǎn)嚇人，但我們把朱諾號(hào)打造得像坦克一樣，每次穿越它，我們都會(huì)更多地了解這種強(qiáng)烈的環(huán)境?！?/p>
朱諾號(hào)是美國(guó)宇航局（NASA）的航天器，旨在探索木星的大氣層、磁場(chǎng)和深層內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為了解這顆太陽(yáng)系中最大的行星提供前所未有的視角。該任務(wù)由美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL，隸屬于加州理工學(xué)院，位于加利福尼亞州帕薩迪納市）管理，首席研究員是德克薩斯州圣安東尼奧市西南研究所的斯科特·博爾頓。
朱諾號(hào)是美國(guó)宇航局新前沿計(jì)劃的一部分，該計(jì)劃支持高優(yōu)先級(jí)的太陽(yáng)系探索任務(wù)，由位于阿拉巴馬州亨茨維爾的美國(guó)宇航局馬歇爾太空飛行中心為位于華盛頓特區(qū)的科學(xué)任務(wù)理事會(huì)管理。
該航天器本身由位于丹佛的洛克希德·馬丁航天公司建造并運(yùn)營(yíng)。朱諾號(hào)的尖端科學(xué)儀器套件中包括由意大利航天局資助的木星紅外極光測(cè)繪儀（JIRAM）。美國(guó)各地的許多其他研究機(jī)構(gòu)也貢獻(xiàn)了其他儀器，使朱諾號(hào)成為一項(xiàng)高度協(xié)作的國(guó)際任務(wù)。
自 2016 年抵達(dá)木星以來(lái)，朱諾號(hào)已經(jīng)提供了令人驚嘆的數(shù)據(jù)和圖像，揭示了這顆氣態(tài)巨行星的動(dòng)態(tài)大氣層、深層風(fēng)暴、強(qiáng)大的極光和神秘的核心，同時(shí)還承受了太陽(yáng)系中最嚴(yán)酷的輻射條件。
編譯自/ScitechDaily
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