在某個(gè)行星赤道附近，一場比地球都要大的風(fēng)暴肆虐。它周圍較小的颶風(fēng)本身也有行星大小。進(jìn)入其中，你就會(huì)被水和惡臭的氨氣轟擊，下面是冰冷的液氫。再往下走到這個(gè)星球的中心，但你可能永遠(yuǎn)也無法到達(dá)它。因?yàn)槟憧赡軙?huì)被熱死，也可能因?yàn)榫薮蟮膲毫χ滤?，但也可能因?yàn)橐粋€(gè)確定的核心根本不存在。
這個(gè)奇怪的，瘋狂的世界就是木星，它是太陽系中最大的行星，也許也是最重要的行星。它的運(yùn)動(dòng)決定了我們的行星鄰居是如何形成的，甚至可能最終要對地球上的生命負(fù)責(zé)。它的衛(wèi)星也是最高級(jí)的世界，包括太陽系中最大的衛(wèi)星、火山活動(dòng)最活躍的衛(wèi)星，以及最有可能承載太陽系第二生命搖籃的衛(wèi)星。
有足夠的理由想獲得更好的視野。在過去的三年里，一個(gè)由巨大的太陽帆驅(qū)動(dòng)的小型旋轉(zhuǎn)探測器讓我們比以往任何時(shí)候都更仔細(xì)地觀察木星，掠過木星的兩極，潛入距其云頂僅5000公里的范圍內(nèi)。這項(xiàng)任務(wù)的第一個(gè)結(jié)果很漫長，它揭示了巨大的驚喜和我們?nèi)匀恍枰獙W(xué)習(xí)的東西。
木星的直徑超過140，000公里，大約是地球直徑的11倍，是太陽直徑的十分之一。與圍繞其他恒星運(yùn)行的行星相比，這似乎也是不尋常的。雖然我們發(fā)現(xiàn)了許多更大的系外行星，但很少有這么大，而且離它們的恒星如此之遠(yuǎn)。
但是木星總是違反既定的規(guī)范。1610年，伽利略通過他新發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了四顆環(huán)繞木星運(yùn)行的衛(wèi)星，這四顆衛(wèi)星是第一批最終被證實(shí)圍繞著地球以外的行星運(yùn)行的天體。這打破了一個(gè)持續(xù)了2000多年的世界觀，并使得伽利略與他那個(gè)時(shí)代的宗教權(quán)威陷入了許多困境。他們不知道的另一些事情是，據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，木星有79顆衛(wèi)星，比其他任何行星都多。但是四顆原始的“加利利”衛(wèi)星-木衛(wèi)一（伊奧）、木衛(wèi)二（歐羅巴）、木衛(wèi)三（蓋尼米得）和木衛(wèi)四（卡里斯托），仍然是令人嘆為觀止的。
木星顯然是我們探索太陽系的一個(gè)目的地，它充滿了歡樂和陰謀。上世紀(jì)70年代，在路過的探測器“先鋒10號(hào)”、“先鋒11號(hào)”和“旅行者1號(hào)”和“旅行者2號(hào)”的幫助下，它與地球發(fā)生了四次短暫的相遇。他們讓我們第一次看到它旋轉(zhuǎn)的氣體，強(qiáng)大的磁場和微妙的環(huán)，以及更近距離地觀察它最具標(biāo)志性的特征-“大紅斑”，這是一場至少自1830年以來就一直肆虐的巨大風(fēng)暴。
木星標(biāo)志性的大紅斑風(fēng)暴(右上)至少從1830年就開始肆虐了
1995年，美國國家航空航天局(NASA)的伽利略號(hào)(Galileo)，它是第一艘設(shè)計(jì)用于繞木星飛行的飛行器，在離開地球六年的旅程后抵達(dá)。在接下來的八年里，它讓我們第一次親眼目睹了這顆行星和它的衛(wèi)星，包括它的四顆衛(wèi)星。
就行星本身而言，最深刻的見解來自伽利略航天器于1995年12月7日墜入木星大氣層的探測器。它的進(jìn)入速度超過每小時(shí)17萬公里，發(fā)送了57分鐘的數(shù)據(jù)，檢測到高達(dá)500公里/小時(shí)的風(fēng)速，與地球上類似的風(fēng)暴相比，沒有閃電現(xiàn)象。并且有證據(jù)表明驅(qū)動(dòng)大氣動(dòng)亂的能量來自其內(nèi)部的熱量上升。
但最大的發(fā)現(xiàn)是，木星的大氣層中的水似乎比我們預(yù)期的少得多。伽利略號(hào)的觀測可能是在一個(gè)特別干燥的地方進(jìn)行的?？屏_拉多大學(xué)博爾德分校的行星科學(xué)家弗蘭·巴格納爾說：“伽利略探測器時(shí)代末期的一個(gè)大問題是，這是局部缺水，還是全球性缺水?！?/p>
2003年，由于燃料不足，伽利略號(hào)探測器被送入木星大氣層，燃燒殆盡。然而，自那時(shí)以來，我們認(rèn)為它的起源和早期歷史不僅對理解它，而且對更廣泛的太陽系歷史都具有重大意義。
關(guān)于木星，我們確實(shí)知道一件事：它是太陽系行星中的第一顆誕生的，而且出生時(shí)很小。大約46億年前，一個(gè)巨大的塵埃云和氣體云坍塌，形成了太陽。僅僅一百萬年后，這片云的剩余物孕育了木星的誕生。在接下來的幾百萬年里，這個(gè)巖石核心變得越來越大，抓住了周圍的氣體，形成了我們今天所知的漩渦巨行星，主要由氫和氦組成。
但這可能不是故事的結(jié)尾。木星缺水并不是太陽系唯一的行星謎團(tuán)。以火星為例：它很小，只有地球直徑的一半多一點(diǎn)，它的軌道上本來應(yīng)該有大量的行星建造材料。還有天王星和海王星，這兩個(gè)離太陽最遠(yuǎn)的巨大冰行星。這里我們有一個(gè)相反的問題：它們不可能在它們現(xiàn)在的位置形成，因?yàn)槟抢锔緵]有足夠的材料來使他們變得那么大。
我們能解釋行星的大小和分布的唯一方法，就是它們是否在其他地方形成并遷移到它們現(xiàn)在的位置。要移動(dòng)整個(gè)行星，你需要一些大的東西來對它們施加引力，比如木星。巴格納爾說：“木星是早期太陽系中推擠物體并塑造我們現(xiàn)有形狀的大質(zhì)量物體?！?/p>
一種假設(shè)的模型認(rèn)為，一旦木星生長超過一定的大小，與形成所有行星的塵埃和氣體盤之間的摩擦就會(huì)增加，從而使其減速。這導(dǎo)致它落向太陽，落向火星現(xiàn)在所在的地方，它巨大的引力席卷了行星建筑材料。木星本身是從一個(gè)大災(zāi)難中被拯救出來的，那是因?yàn)樾纬缮酝硪恍┑耐列?，而土星是太陽系的第二個(gè)形成的行星，只比木星略小一點(diǎn)的行星：它的引力越來越大，將木星從邊緣拉回來。
“木星的早期歷史對更廣泛的太陽系來說是非常重要的”
木星的引力將行星建筑材料掃出軌道是我們對火星為什么會(huì)如此之小的最好猜測。為了解釋天王星和海王星，我們需要第二個(gè)假設(shè)。它被稱為尼斯模型，以2005年開發(fā)團(tuán)隊(duì)所在的法國城市命名。報(bào)告說，這些冰巨人可能比現(xiàn)在離太陽至少近25%，靠近土星目前的軌道?？乱敛畮勤ね跣蔷幼〉囊粋€(gè)由冰矮行星和彗星組成的區(qū)域，當(dāng)時(shí)可能距離海王星更近，大約是海王星現(xiàn)在的位置。
但大約40億年前，木星強(qiáng)大的引力破壞了冰巨行星的軌道，將它們向外推。這個(gè)模型除了解釋天王星和海王星外，這個(gè)模型還有很多東西要做。這些行星的運(yùn)動(dòng)反過來又將柯伊伯帶的巖石拋回木星，其中許多巖石圍繞著這個(gè)充滿氣體的龐然大物旋轉(zhuǎn)，并再次被彈射回遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出它們原來的位置。這是我們對奧爾特云的最好解釋，奧爾特云是一座被認(rèn)為環(huán)繞著太陽系的巖石庫，孤獨(dú)的彗星旅行者偶爾會(huì)從那里到達(dá)我們這里。
其他向內(nèi)拋擲的巖石，以及復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)和水，可能滯留在太陽系內(nèi)部，這或許解釋了像地球這樣的行星在最初形成的環(huán)境可能太熱的時(shí)候是如何獲得水的。巴格納爾說：“木星可能把水踢進(jìn)了太陽系內(nèi)部，形成了我們?！比绻沁@樣的話，我們或許可以把我們所知道的生命歸功于這個(gè)氣體巨星。
“我們?nèi)匀徊荒艽_定你在木星中心的旅行中會(huì)遇到什么”
2011年，我們向這個(gè)太陽系巨人發(fā)起了第二次任務(wù)。美國宇航局的“朱諾號(hào)（Juno）”探測器-木星近極軌道飛行器（Jupiter Near-polar Orbiter）的簡稱。該探測器于當(dāng)年8月5日發(fā)射升空，并于五年后（即2016年7月5日）進(jìn)入了木星周圍的軌道。
它的儀器包括以光學(xué)、紅外、紫外線和微波波長拍攝地球照片的相機(jī)，從而更好地確定其大氣層的組成、水的存在和位置，以及測量其磁場和引力場的設(shè)備，從而提供對地表下正在發(fā)生的情況的了解。三塊太陽能電池板從中央模塊向外輻射，為其供電。這是有史以來最大的一個(gè)行星際空間探測器，有20米的總翼展。
按照計(jì)劃，朱諾號(hào)將在2021年年中之前在木星兩極上空盤旋。它的32個(gè)軌道相對于行星表面將有輕微的螺旋運(yùn)動(dòng)，而探測器本身也在不斷地翻滾，以使它能夠從盡可能多的角度對行星進(jìn)行盡可能多的測量。它已經(jīng)提出了令人驚訝的問題。第一張木星兩極的照片顯示，那里有奇怪的氣旋，北方有9個(gè)，中間有8個(gè)繞著一個(gè)圓，南方有6個(gè)類似的形狀。為什么這些風(fēng)暴形成這樣奇怪的，有組織的環(huán)？巴赫納爾說：“好問題，但我們還不知道?！敝熘Z號(hào)的測量顯示，這場風(fēng)暴的根延伸到300多公里深的大氣中，是地球海洋平均深度的80倍。
相對而言，這算不了什么。一些風(fēng)暴的根源似乎向下延伸了約3000公里，進(jìn)入了這個(gè)巨大的氣體中，形成旋轉(zhuǎn)的彩色條帶的急流似乎就是在那里形成的。
1979年被旅行者1號(hào)捕捉到，圖中左下方木衛(wèi)二歐羅巴穿過木星，右上方有木衛(wèi)一伊奧的陰影
然而，在這些秘密的背后，真正的奧秘仍有待揭曉。伽利略的測量使我們相信木星的內(nèi)部是整齊地分層排列的。液態(tài)氫的淺層“地殼”位于液態(tài)金屬氫的更深一層之上，這層液態(tài)金屬氫是當(dāng)氫受到高達(dá)地球海平面大氣壓力數(shù)百萬倍的強(qiáng)壓力以及數(shù)千度的溫度時(shí)形成。巴格納爾說，這種物質(zhì)可能會(huì)像液態(tài)金屬水銀一樣閃閃發(fā)光，而較重的元素會(huì)溶入其中。
所有這些都覆蓋在大約70，000公里以下的一個(gè)小核心上。朱諾號(hào)最初的引力測量令人懷疑它是否會(huì)是固體，然而，它指向了一個(gè)模糊的核心，它與上面的金屬氫混合在一起。但是我們?nèi)匀徊荒艽_定你在木星中心的旅行中會(huì)遇到什么。巴格納爾說：“它會(huì)不會(huì)變得更密集，或者你最終會(huì)找到一個(gè)你可以在上面行走或游泳的表面？我們還無法得知。但我們知道，你一進(jìn)去，情況就會(huì)變得很糟糕。”
只有當(dāng)朱諾號(hào)完成了軌道任務(wù)，并且我們查看了完整的數(shù)據(jù)集之后，我們才有希望收集到更多的見解。除此之外，計(jì)劃中的以歐羅巴及其可能蘊(yùn)藏生命的內(nèi)部海洋為中心的飛行任務(wù)可能會(huì)提供更多的線索。這是一次巨大的發(fā)現(xiàn)之旅。我們正在學(xué)到很多關(guān)于木星如何工作的知識(shí)，但它提出了更多的問題。
聯(lián)系客服
