朱诺探测器带给我们崭新的木星:极其动荡的世界

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发布日期:2017年06月20日 所属分类:新知

据国外媒体报道,美国宇航局的“朱诺”(JUNO)项目组上月末公布了该探测器在木星取得的最新探测成果。初步结果显示,这是一个巨大且极其复杂、动荡的行星世界——那里有大小与地球相当的巨型极地涡旋,以及似乎比以往所预计更为复杂的磁场结构。

美国宇航局华盛顿总部朱诺项目组科学家黛安·布朗(Diane Brown)表示:“我们很高兴分享这些最新发现,这将帮助我们加深对于木星的理解。飞往木星是一个漫长的旅程,但这些初步结果已经证明,这趟旅程是值得的。”

朱诺探测器在2011年8月5日发射升空,并于2016年7月4日进入木星轨道。此次公布的初步科学探测结果主要来自第一次数据采集轨道运行期间获得的数据分析结果,该次轨道飞行期间最近时距离木星云层顶部仅有大约4200公里左右。相关科学分析结果已经产生46篇论文,其中两篇发表在《科学》杂志上,另有44篇发表在《地球物理学研究杂志》上。

朱诺飞船项目的首席科学家,美国宇航局西南研究所的斯科特·博尔顿(Scott Bolton)表示:“我们事先就有心理准备,我们知道如果我们更加靠近,木星会带给我们很多意料之外的惊喜。但当我们真正抵达这里时,我们意识到木星所展现的这一切是远远超出我们之前想象的。所有的一切都是如此出人意料,我们不得不回过头去,重新审视一个似乎已经完全陌生的木星。”

朱诺探测器带给我们崭新的木星:极其动荡的世界

这张图像拍摄的是木星南极,由美国宇航局“朱诺”探测器拍摄,拍摄时距离木星云层顶部大约5.2万公里。这些略显凌乱的圆形结构都是大气漩涡,直径平均超过1000公里

在这些新发现中,朱诺搭载的相机拍摄的大量高清图像提供了诸多崭新信息。这些图像中可以看到木星的两极都被地球大小的巨大气体旋涡覆盖,不断翻涌碰撞。

博尔顿表示:“它们是怎么形成的?我们对此感到困惑。这样的结构稳定性如何?还有,为何木星的南北两极似乎存在某些差异性,这是什么机制产生的?我们很想知道我们所见的是否是某种转瞬即逝的动态系统,我们今天看到的这些旋涡是不是到明年就会消失不见?还是说它们会是稳定的,会长期存在下去?”

朱诺探测器带给我们崭新的木星:极其动荡的世界

正在木星轨道开展探测工作的美国宇航局“朱诺”探测器。这是目前工作距离最远的使用太阳能帆板的探测器

另一个意外结果来自朱诺飞船的微波辐射计(MWR),其作用是测量木星大气从顶层的氨云到下方深处发出的微波波段热辐射。MWR的测量数据显示木星标志性的条带状云系要比原先设想的更为复杂,赤道附近的云带下部似乎深入到非常大的深度上,而其他纬度上的云带则不断随时间演化为其他结构。数据显示氨的含量变化很大,并且从MWR设备的数据上来看,随着深度增加,氨的含量持续增加,在探测极限所及的数百公里深度上氨的浓度达到最高。

在朱诺探测项目之前,科学家们就已经知道木星拥有太阳系里强度最大的磁场结构。朱诺飞船的磁强计(MAG)获取的数据显示木星的实际磁场甚至要比理论模型预测的更加强大,并且其形态分布也更不均匀。MAG的数据显示木星磁场的实际强度远超7.766高斯的理论预期,要比地球附近的磁场强度高出10倍以上。

杰克·康奈(Jack Connerney)任职于美国宇航局戈达德空间飞行中心,是朱诺项目科学家,主要负责木星磁场情况调查。他说:“朱诺让我们拥有一次前所未有的机会能够在极近的距离上观察木星磁场情况。我们的观察显示木星磁场似乎不太规则,在某些区域强度更高一些,而在另外一些区域则相对弱一些。这种不均匀的状态显示木星磁场产生的深度可能要比此前设想的更加接近表面,位于内部金属态氢层的上方。而朱诺飞船每一次的飞掠都会让我们增加认识,逐渐接近揭开木星内部磁场来源位置与机制的真相。”

朱诺的设计目标中还包括了对木星的极区磁场情况以及木星南北两极的极光现象进行观察。这些极光是由于带电粒子轰击木星极区高层大气产生的闪光现象。朱诺的初步观察结果显示,木星极光的具体产生机制与地球极光的产生机制似乎存在不同。

朱诺循着极地轨道围绕木星运行,在每一圈围绕木星运行的期间,其大部分时间距离木星都是非常远的。但每隔大约53天,朱诺会有机会近距离飞过木星附近。上一次最近处是在北极地区上空,从那时开始,朱诺进入持续大约两小时的“两极观测任务”,开启其携带的全部8台科学载荷以及相关相机设备,从北极飞向南极,全力采集数据。在这期间朱诺获取的数据量可以高达6兆左右,随后在远离木星的轨道期间则开始使用天线向地球回传数据,这些数据的回传将需要花费1.5天左右。

博尔顿表示:“每隔53天,我们会近距离掠过木星,获取大量有关木星的科学数据,每一次我们都会有新的收获。我们的下一次飞掠行动将发生在7月11日,这一次我们将从全太阳系最有名的‘地标’之一的木星大红斑上空飞过,大红斑实在非常有名,或许连很多小学生都知道它。但是如果要想真的了解这个巨大的翻滚云团下方究竟是什么,我们需要依靠朱诺飞船和它搭载的科学载荷。”

美国宇航局喷气推进实验室(JPL)为美国宇航局管理朱诺飞船。该任务的首席科学家是来自美国宇航局西南研究所的斯科特·博尔顿。朱诺探测项目是美国宇航局“新前线”(New Frontiers)计划的一部分,洛克希德·马丁空间系统公司是建造飞船的工业承包商。(新浪科技/晨风)

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