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值得研究朱诺号航天器在探测木星期间看到

来源:水星 时间:2023/6/6

年8月,美国国家航天局朱诺号(英语:Juno)宇宙飞船开启了它向太阳系最大的恒星-木星的旅程。这次旅程的目标就是通过朱诺揭示气态巨行星(木星)的起源和演变,来帮助我们更好地了解太阳系。朱诺拥有一个非常先进的装满科学仪器的仪表舱,这些科学仪器能够很好地帮助它来探索木星是否具有固态核心以及木星的中心形态。木星的强磁场能够帮助朱诺测量它的大气成分,并且让朱诺观测到了它壮丽的极光。朱诺非常强大,它能够忍受木星周围残酷的环境,比如强光、极端温度、令人死亡的辐射。

在朱诺能够探索木星前,它必须先到木星旁边。因此,在年10月,朱诺进入到一个可以超越火星束缚的轨道上。在这个轨道上它进行了两次深空调速,这两次调速可以帮助朱诺更靠近地球。通过靠近地球朱诺获得了一个重力助推,进而以每小时八千八百英里(每小时一万四千六百二公里)的速度加速。朱诺这个小航天员;可以让航天任务组检查并矫正自己身体内部已经设定好的仪器,这意味着任务组的人员可以抓拍到一些地球和月球的美图。这个延时拍摄的视频由一系列图像组成,这些图像朱诺的星体跟踪系统捕捉到的。

这个星体捕捉系统就像是一个指南针,它可以在朱诺环游太空的时候,提供朱诺精准定位。这个带有颗粒的灰色过度曝光视频,展示了朱诺;缓慢旅途中的地球和月球。尽管朱诺配备的摄像机并不是用来拍摄太空图片的,但在它经过地球并完成重力助推的时候,摄像机能够给我们带来地球母亲的独一无二的照片。这张增强图片也是朱诺的镜头拍摄的,朱诺的镜头非常强大,它拍摄出来的图片都是高清的彩色照片,看到这些照片,仿佛自己就置身于太空中。这幅由82张照片组成的镶嵌图,向我们展示了我们的地球家园的壮丽快照,当时朱诺;正围绕地球旋转。可以看到,当太阳光反射出海洋的面貌的时候,阿根廷海岸线的一部分被厚厚的云层笼罩着,一直延伸到海岸线的左上方。

我们这颗美丽的蓝色星球现在正以接近9.3万英里每小时即14.9万千米每小)的速度相对于太阳运动。“朱诺”号消失在太空的茫茫黑暗中,进入了“外层巡航”阶段。在外层巡航期间,“朱诺”号大部分都处于安全模式,在它两年多一点的漫长旅程中,关闭了所有不必要的系统,离地球越来越远,朝着太阳系外运动着。在年1月,“朱诺”号开始最后一次接近木星。在它最后一次的靠近中,“朱诺”号捕捉到了木星和它的伽利略卫星独特的延时视频。这个视频是用“朱诺”号抵达木星前拍下的一系列图片组成的,此时“朱诺”号距离这颗气态巨行星超过了万英里即万千米远。在后面的轨道上可以看到最里面的卫星是“火山世界”木卫一艾奥,然后是冰冷的木卫二”欧罗巴“,巨大的木卫三”盖尼米德“,最后是多坑的木卫四”卡里斯托“。

在年7月,也就是“朱诺”号发射的五年后,“朱诺”号终于抵达木星。在那时它的飞行速度比历史上任何人造物体都要快。从12.9万英里每小时即20.8万千米每小时这样极快的速度慢下来,“朱诺”号启动引擎并最终执行了一个微妙的动作——进入了一个仔细设计过的椭圆轨道,这个轨道允许航天器慢慢地查看行星,在减少它和有害辐射之间的接触的同时,确保这个行星在整个任务过程中完全暴露在阳光下。

在年八月,朱诺成功完成了它众多轨道近天体探测飞行中的第一次——被称为帕拉朱夫的轨道飞行。它能捕捉大量包括很多不可思议的照片在内的科学资料。这强化后的图像让我们能够从4.8万英里(7.8万千米)远的地方瞥见木星北极。你们可以看见与太阳系里任何地方都不同的壮丽的蓝色云结构,巨大风暴可见地以奇异的模式肆虐,同时可以看到木星有名的棕色云带绕着行星赤道旋转。朱诺号也可以用红外线技术捕捉木星的极点,除非我们用例如朱诺号舱载的特殊仪器,否则通常情况下人眼是看不见的。

木星红外极光图是一张展现了木星强烈南极光的图像,在科学家们没有完全了解到底是什么造成了木星最强的极光之前,还从来没有以这种方式观察到这种现象,但是朱诺号揭示了它可能来源于这个气体巨行星内部的反应过程,而不是太阳的能量(地球极光的主要能量来源是太阳)。因为在木星周围没有特别设计轨道,所以探测器可以飞得离这颗行星的大气层非常近,有时甚至飞在云层上方0英里或者公里处,这让朱诺号可以收集到最好的数据,其中包括很多木星壮丽漩涡云的非常棒的特写镜头。虽然这些增强图像中的云层看上去很平坦,但它们向下延伸了数英里。木星没有坚硬的岩石地表,它被一层厚厚的云层所包裹。

这些云层一般主要由氨冰,硫化氢铵晶体,和冰晶组成。从这些图像中可以看到,较暗的物质是深厚的云层,较亮的区域是更高的云层,这些鲜艳的颜色可能是从木星温暖的内部升起的硫的羽流和磷气体。木星主要由氢和氦组成,随着气体逐渐压缩成特殊的液体,氢和氦会凝结的越来越紧密。从图像中我们可以看到,旋涡云组成了一条引人注目的彩色复杂挂毯,在木星上猛烈翻滚着,而且这些没有固体表面的巨大风暴云已经肆虐了四个多世纪。这幅令人难以置信的红外图像也是使用我们的仪器——朱诺号的木星极光红外成像仪拍下的,并且以一种从未使用的观测方式揭示了木星混乱的北极区域。

在中心可以看到巨大的气旋风暴,周围环绕着八个小一点的气旋。这些气旋都以一种奇怪的形式旋转,周围的风暴直径在到英里(到公里)之间。这些风暴只需要其中一个就可以大到足以吞没整个北美,然而没有一个可以与太阳系最具有标志性的风暴——大红斑相媲美。这张增强图像由五张朱诺号在年7月拍摄的照片组成,给我们呈现了大红斑在木星旋转的大气中翻滚搅动的绝美特写。大红斑是一个巨大的反气旋,它在木星的南半球逆时针旋转。

并且它是如此大并且会消耗整个地球从3月20日到6月20日。非盟围绕着木星将近4年,同时闪耀着数千张惊人的照片和数百字节的难以置信的科学数据以持续长时间给科学家提供足够的信息,但是这个使命并没有完成,因为朱诺将从轨道持续探索木星至少到年7月,以便我们能期待看到更多惊人的图像。然而当朱诺的确完成了它最后的使命,它将展示一个可控的(脱轨)并将它直接带入木星的大气层,瓦解宇宙飞船并且阻止防止许多卫星轨道围绕气体巨星污染的风险,虽然朱诺的使命最终将结束的,但目前在大陆上难以置信的宇宙飞船的仪器仍然在正常运作并且把开创性的数据持续返回到我们太阳系最大的行星上。

木星是来自太阳的第5个星球并且是太阳系最大的星球,其质量是太阳的五千分之一,但是是太阳系其他行星组合的2.5倍。木星在地球的夜空是第三大明亮的自然物体,仅次于月球和金星之后。它从史前时代就被观测到,并且被命名为罗马的朱庇特神,木星主要由氢气构成,但氦包括它质量的四分之一和体积的十分之一。它可能有较重元素的岩核,但像其他的巨行星一样,木星缺乏一个明确的固体表面,它内部特续收缩所产生的热量比从太阳所接收到的热量更多。

因为它的快速旋转,行星的形状是一个扁平的球状体;它在赤道周围有一个轻微但明显的突出部分,外表大气层在不同纬度区被明显的分成数条带,且带有湍流和风暴沿着它们相互作用的分界线。其中一个显著的结果是大红斑,这是一种巨大的风暴,至少从17世纪就存在了,当时它第一次被望远镜看到。木星周围是一个微弱的行星环系统和一个强大的磁层。木星有近个已知的卫星,可能还有更多,包括伽利略在年发现的四个大伽利利卫星。其中最大的,它的直径比水星大。

参考资料:1.木卫一也称为“艾奥”或“伊俄”,艾奥有座的活火山。艾奥上的地型特征和地点都使用与艾奥、火、火山、太阳和雷神等各种相关神话故事,其特征和地名都来自但丁的地狱,名字都适当的对应地表火山的本质。(volcanicworldlo火山世界被翻译成木卫一的原因)2.木卫二又称为“欧罗巴”,中文因对音等问题亦通行以“木卫二”指称“Europa”。木卫二稍微比月亮小,主要由硅酸盐岩石构成,并具有水-冰地壳。木卫二的表面温度在赤道地区平均为K(-℃),两极更低,只有50K(-℃),所以表面的水是永久冻结的。3.木卫四主要的地质特征包括多环结构、各种形态的撞击坑、撞击坑链、悬崖、山脊与沉积地形。4.一旦朱诺号进入周期为14日的该轨道,红外线和微波的仪器将开始测量来自木星大气层内深处发射出的热辐射。通过这些观测将可以评估水的丰度和分布,还有氧成分。通过填补木星成分缺失的这一块拼图,可以深入了解木星起源。朱诺号也将研究驱动木星大气环流的对流和模式。朱诺号的其它仪器也将收集有关木星重力场、极性和磁层的资料。朱诺号具有木星极光红外成像仪。

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