为什么你应该对朱诺号抵达木星感到兴奋

7 月 4 日，美国宇航局的朱诺号航天器启动发动机，进入轨道，燃烧 35 分钟。这艘航天器近五年的木星之旅结束了，它的轨道任务开始了。对于太空迷来说，这是一个激动人心的时刻，但普通观察者可能并不兴奋。毕竟，我们已经去过木星很多次了，大多数人都能认出它特有的红斑，至少对它的主要卫星有所了解。但尽管木星看起来很熟悉，但朱诺号只是我们向这颗气态巨行星发射的第二个专门任务，这一次，我们将像了解木星一样，了解生命元素是如何在地球上形成的。

木星非常巨大，大到足以在夜空中用肉眼看到。正因为如此，天文学家对它进行了数千年的研究，尽管我们直到 17 世纪才真正开始了解这颗行星，当时伽利略于 1610 年用望远镜观察这颗行星，发现它拥有多颗卫星。当时，这是支持日心说而非地心说的有力证据。

地球上对木星的观测一直持续到 20 世纪。天文学家能够分辨出斑点、围绕木星移动的彩色云带，甚至更多的卫星。他们还在木星的吸收光谱中发现了氨和甲烷，以及木星周围存在强大磁场的证据。但地球上的观测只能看到这么多。要真正了解木星，天文学家和科学家需要利用蓬勃发展的太空时代。

苏联发射人造卫星后，利用卫星和探测器探索太空从科幻小说变成了科学事实，尽管行星科学后来才出现。20 世纪 60 年代主要致力于将人类送上月球，这意味着第一批探测器被发射去探索我们自己的卫星。美国首次登月发射的火箭中包括先驱者 0 号。它于 1958 年 8 月 17 日发射，但由于运载火箭爆炸，它根本无法接近月球。

先驱者计划继续进行，尽管后来的探测器也未能到达月球，但它们确实收集了有关太阳风、辐射和宇宙射线的数据。然后该计划的第 11 次任务做了一些不同的事情。它前往了木星。

先驱者 10 号于 1972 年 3 月 3 日发射，其轨道将飞越木星，然后飞越土星，最终飞离太阳系。先驱者 10 号以每小时约 82,000 英里的速度飞行，于 1973 年 12 月 3 日从距木星云层 81,000 英里处飞过。一年后，先驱者 11 号的孪生飞船也紧随其后，从距木星云层仅 13,005 英里的地方飞过。

先驱者号是第一批近距离观察木星的探测器。它还收集了数据。先驱者号任务告诉我们木星的磁场、倾斜度、强大的引力、强大的环电流扭曲了它的磁层，发现木星环境中的辐射远大于地球周围的任何辐射，测量了其云层的深度，还发现木星散发的热量多于它从太阳接收的热量。这些任务还发现了行星周围细小粒子环的痕迹。所有这些都令人难以置信，但它只是触及了表面。

甚至在先驱者号抵达木星之前，NASA 就批准了下一个重大的木星任务：作为太阳系大巡游的一部分，再次使用双星旅行者号飞船飞越木星。1977 年秋季发射近两年后，旅行者号抵达木星。旅行者 1 号于 1979 年 3 月 5 日最接近木星，旅行者 2 号紧随其后，于 7 月 9 日接近木星。

旅行者号发现了 3 颗新的木星卫星，在该行星的两极发现了极光区，并证实木星确实有非常稀疏的环。这次任务还揭示了木星的卫星与行星一样诱人。当旅行者 1 号转身拍摄这颗气态巨行星的最后照片时，它拍到了木卫一上活火山的喷发。木星不仅有更多东西，其庞大的卫星系统也有更多东西。

先驱者 10 号和 11 号以及旅行者 1 号和 2 号的问题在于，所有这些任务都是飞掠任务。没有一个任务能够停留在行星轨道上，以便真正仔细观察这颗气态巨行星。直到 20 世纪 90 年代伽利略号任务的实施，这一梦想才得以实现。

1989 年 10 月 18 日，伽利略号搭载在亚特兰蒂斯号航天飞机的有效载荷舱内发射，沿着蜿蜒的轨道飞往木星。这次任务分为两部分。探测器的设计目标是直接飞入木星，发回有关该行星化学成分和大气结构、热平衡、闪电环境以及在其坠落至木星的过程中高能粒子沿其上层云层运动的数据。轨道器的使用寿命会更长，用于研究木星卫星的表面形态、成分以及磁场和引力场，最终了解整个系统的运作方式。

伽利略号发现了很多东西，包括距离木星云层顶部约 31,000 英里的强烈辐射带，以及大气中时速超过 400 英里的风。它还发现闪电比预期的要少，尽管它发现的闪电比地球上的任何闪电都要强大得多。伽利略号还发现木卫一仍然有火山活动；自从几十年前旅行者号飞过木卫一以来，它的地表就因火山喷发而重新浮出水面。伽利略号还发现木卫二可能存在地下海洋的证据。

但伽利略号也透露，我们对木星的了解其实并不像我们想象的那么多。与旅行者号探测器探测到的水相比，伽利略号在木星上发现的水要少，这意味着关于木星的成分和构成还有更多需要了解的地方。这也意味着一些关于行星形成的主流理论是错误的，但如果不知道木星的真正成分，就无法知道哪些理论是正确的。

遗憾的是，伽利略号无法无限期地停留在木星上。2003 年 2 月 28 日，与该航天器的通信中断。9 月 21 日，当它坠入木星厚厚的云层时，它短暂恢复了运行，并传输了一些最后的数据。

伽利略号任务让我们需要更多地了解木星，但 NASA 将目光投向了其他地方，我们只能进行飞越任务。尤利西斯号、卡西尼号和新视野号航天器都在飞越过程中收集了有关木星的数据，这些航天器分别沿着轨道前往它们的主要目标太阳、土星和冥王星。但木星研究的下一阶段也即将到来。

朱诺号于 2011 年 8 月 5 日发射，如今它已经抵达，有望彻底改变我们对木星的认识。朱诺号将在椭圆轨道上穿越木星系统，测量行星的重力环境、磁场、大气动力学和成分，以及其内部、大气和磁层之间的相互作用。这是一项深入的研究，最终将帮助我们了解木星的起源和演化，进而解释我们自己的太阳系以及遥远的太阳系。

天文学家怀疑巨行星在行星形成过程中扮演着重要角色。当旋转的气体和尘埃开始聚结成太阳系时，气态巨行星首先形成。它们吸收原本可能被主星吸收或吹走的物质，随着它们变大，其强大的质量对较小的新生行星产生足够的拉力，足以影响它们的最终轨道。行星、小行星和彗星的生命既受主星影响，也受木星等气态巨行星的影响。

说到我们自己的太阳系，目前关于行星形成的相互竞争的理论对木星核心的成分有着不同的预测。通过测量这种成分，朱诺号将能够排除哪些理论是错误的，希望能给我们一个明确的答案。通过测量行星中的水和氧气含量，朱诺号将揭示这些较重的元素如何在我们年轻的太阳系中传播，可能有助于解释生命所必需的元素是如何到达地球的。而且由于类木行星是开普勒等任务发现的一种常见系外行星，了解我们自己的气态巨行星将为科学家研究遥远的太阳系提供一个基准。通过推断从我们自己的系统中学到的经验教训，我们可能能够更好地缩小寻找能够容纳生命的系统的范围。

因此，尽管木星可能看起来很熟悉，但这只是我们向这颗气态巨星发射的第二个专门任务。如果朱诺号一切顺利，其科学回报将是惊人的。

*由于很多人都在问，我在此提醒一下，我与朱诺号没有任何关系，也不会做任何类似“一分钟了解木星”的事情。我只是从外部观察这件事！ * 其他来源：NASA 先驱者 10 号和 11 号；NASA 木星旅行者号；NSSDC 木星页面；NSSDC 伽利略号结果；NASA 伽利略号任务页面；NASA 朱诺号任务页面；NASA 朱诺号；NASA 朱诺号新闻资料包；NSSDC 先驱者 0 号。