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5年飞行16亿公里的Juno号木星探测器,究竟揭开了哪些木星之谜?

  Hi,我是暗地,今天我们来探索太阳系中最大的行星--木星,以及5年飞行16亿公里、帮助人类认识木星最详细的JUNO号木星探测器。 JUNO号木星探测器
  在1610年,意大利科学家伽利略第一次用小型望远镜对木星进行了详细的观测,并且发现了一颗卫星,这个发现也改变了人类对宇宙的认识。人们曾经一度以为地球才是宇宙的中心,什么星星、月亮包括太阳都是围绕地球旋转。2011年。NASA发射了一颗探测器专门对木星进行观测,这个探测器的名字叫"JUNO(朱诺)"。它于2011年的8月5日发射升空,2016年的7月4日正式进入木星轨道,并开始了人类有史以来对木星最为详细的观测。
  把JUNO这个名字给到木星探测器是非常贴切的。在古希腊罗马神话中,天神朱比特用云雾遮盖自己,而他的妻子朱诺却能透过云雾看到他的真实面目。 因为木星也是一颗气体星球,科学家希望这个探测器能够像天神朱诺一样,透过木星的浓密的云雾了解他的秘密。
  JUNO从发射到进入木星的轨道整整飞行了16亿公里,花了快5年时间,JUNO发射升空以后并没有直接飞向木星,它先是围绕地球飞行了2年进行引力加速,因为它是围绕太阳飞行而不是围绕地球飞行。火箭给予它的速度不足以脱离太阳的引力,在2013年的10月它正式飞离地球,开始奔向木星,又飞行了大约三年时间,终于在2016年的7月进入了木星的轨道。
  Juno号木星探测器
  进入轨道以后JUNO平均53天对木星环绕一周,对木星从各个角度进行详细的勘测。而飞行的时间和飞行的路径都是经过精心设计的,一方面要躲过木星环中的尘埃和颗粒,另一方面还要躲过木星强大的辐射带,所以飞行时间从原来设计的14天增加到了53天,以保证飞行的安全性。
  JUNO是人类有史以来对木星进行的最详细的观测,解决了很多的历史谜团,也有很多的重大发现,今天就让我们跟随JUNO一起到木星去看一看。 木星两极的风暴气旋
  通过探测器对木星的环绕飞行,我们发现木星的两极竟然是蓝色而且有很多的风暴,这种景象跟很多科学家想象的完全不一样,颜色更加的深蓝而且风暴更加的巨大。这是人类第一次如此清楚地看到木星两极的情况。
  这是用红外线拍摄的木星北极气旋的照片,可以看到图片中间是一个非常大的气旋,周围还分布着8个中等大小的气旋。它们的直径都大约在4000-4600公里,而且彼此都没有合并在一起。这是在木星南极拍的照片,和北极一样大小气旋有序分布。
  木星的气旋
  木星的大气层比我们原先了解的要厚很多,可能高达3000公里,而且我们对大气层的构成有了更准确地了解。 在木星的大气层中接近90%是氢气,还有大约10%是氦气,此外还有很少量的甲烷、氨气和水蒸气。 木星的极光
  探测器朱诺还捕捉到了木星上非常震撼的极光现象,下图是2016年用红外线拍摄的木星南极极光。但是它和地球上的极光却大不一样,木星上极光的范围比整个地球还要大,而且它从来不会消失,在活跃度方面也是地球上极光几百倍以上,木星极光可以最高达到40万伏,而地球上最强的极光也就是几千伏。
  木星的极光红色斑点的变化
  木星表面不同颜色的气体运动速度和方向都是不一样的,所以它的外观是一直变化的。其中也包括木星最显著的特征--巨大的红色斑点。这个红色斑点实质上是一个巨大的风暴中心,它存在至少已经超过300年时间了。
  但是最近科学家发现这个红色斑点正在发生一些变化: 它的面积正在缩小、颜色逐渐变深、形状由原来的椭圆形慢慢变成了圆形。 从这里我们可以看到,从1995年到2005,它的颜色、大小、形状都发生了变化,但是科学家发现这个暴风气旋在不断减小的同时,风速虽然没有多大变化,高度却在不断增加。
  那么这个红色斑点的面积减少了多少呢?最直观的是它曾一度可以容纳下3个地球,但现在只能容纳下一个地球。但是到目前为止我们仍然不知道这个红色斑点它为什么会存在、为什么会减小、以及在未来它是否会消失。
  木星的红斑
  人类实际上从18世纪开始就对这个红色斑点进行测量,因为它是一个椭圆形,如果我们只量最长轴的话,当时是25,500英里;100多年以后的1979年,旅行者1号飞过木星的时候,测量的数据是14,500英里;1995年哈勃望远镜对这个红色斑点进行了一次测量,大小是13,020英里;据2009年的照片观测,它的大小是11,130英里。
  有人计算过,它每年减少的速率大概是580英里,我们可以想象一下10年以后它的面积可能减少了一半。 即使它不消失,它也不再那么的显眼,所以说未来10年会怎么样,我们拭目以待。 木星闪电之谜
  1919年旅行者1号飞过木星的时候,发现上面有闪电,这是人类第1次在地球以外的地方看见闪电这种现象。木星上为什么会有闪电呢?这个问题困惑了科学家快40年时间,但是最终JUNO我们解开了这个谜团。
  木星的闪电
  1979年旅行者1号以及后来其他探测器,所侦测到木星上的闪电信号都是在低频率范围,而地球的闪电却在很高的频率。这种差异困惑的科学家快40年时间。JUNO探测器可以更加接近木星的表面,最近的时候可以达到3400公里,而且它也携带了先进的微波辐射器,可以侦测木星在各个频率范围内的无线电波,最终证明木星闪电和地球上的非常类似,但是也有着很大的不同。
  木星的闪电主要集中在两极而非赤道,科学家认为由于木星距离太阳很远,其赤道所接受的阳光要比地球少很多,赤道所接受的阳光和内部产生的热量正好形成了稳定性,导致星体内部温暖的气体上升驱动对流,并在极点形成闪电;
  因为木星的大气层主要是氢气,所以他的闪电看上去是蓝色 ,如图蓝色的精灵一般、非常漂亮。 而地球的大气层中主要是氮气,所以地球上的闪电呈现出的就是红色。 但是科学家仍然不明白的是,为什么木星的闪电大部分的都发生在北极而非南极。
  地球的闪电木星巨大磁场之谜
  地球的磁场可以说是一个千年未解之谜,在14世纪的时候人们就已经知道了地球磁场的存在,并于17世纪开始积极地研究磁场。在现代,我们借助卫星和各种先进的仪器,可以非常精准地绘制出地球的磁场。但是对于地球磁场到底是怎么产生的,虽然科学界有很多种假说很多种理论,我们仍然不是很确定它到底是怎么产生的。
  那么我们为什么不在地球研究磁场,而是发射一个探测器到6亿公里之外的木星去研究磁场呢? 因为地球是一个实心体,我们很难能透过地壳来看到地心、研究地心产生磁场的根源。而木星是一个气体星球,它并没有一个固体的躯壳,而且它的内核离表面更加接近,这让科学家更容易的研究到木星磁场的原理、和它内部的结构。尤其是木星的内核,到底是不是一个固体也未可知。
  木星的磁场
  由于木星的体积和重量非常巨大,所以它也拥有非常强大且广阔的磁场。木星的磁场究竟有多大呢?如果我们把它画出来,它可以一直延伸到土星的旋转轨道,而且很有可能比这个还要长。 所以如果我们可以弄清楚木星磁场工作原理,我们就可以解开地球磁场之谜。 JUNO现状
  目前JUNO探测器的状况良好,预计可以工作到2025年,在其退役的那一天,它会像其他探测器一样冲进被探测行星的大气层而烧毁,这样做的主要目的是为了防止污染木星卫星的表面,因为木星的卫星被认为是太阳系最有可能存在生命的地方,比如木卫二(Europa)。
  好了,感谢收看本期的内容。关于木星今天我们就先说这么多。如果你也喜欢我们的内容,记得关注点赞呀,我们下期再见~

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