NASA的朱诺号探测器揭开木卫二火山岩浆和木星风暴的秘密
航天器拍摄的图像提供了地狱般的木星卫星上引人入胜的特写。美国国家航空航天局（NASA）木星任务"朱诺"号上的科学家们将最近两次飞越木卫二时收集到的数据转换成动画，突出了这颗卫星最引人注目的两个特征：一座山和一个玻璃般光滑的冷却熔岩湖。这枚探测器最近取得的其他科学成果包括木星极地气旋和水丰度的最新情况。
这段动画（截屏）是艺术家利用美国宇航局朱诺号宇宙飞船上的朱诺相机（JunoCam）成像仪收集的数据制作的，展示了木卫一上的熔岩湖洛基帕泰拉（Loki Patera）的鸟瞰图。洛基湖长 124 英里（200 公里），湖中充满岩浆，湖边布满炽热的熔岩，湖中岛屿星罗棋布。2023年12月和2024年2月，当朱诺相机（JunoCam）飞越月球时，洛基湖呈现出壮观的倒影，这表明它和木卫二表面的其他部分像玻璃一样光滑。洛基帕泰拉的大岛没有名字。图片来源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
4月16日，朱诺号的首席研究员斯科特-博尔顿（Scott Bolton）在维也纳举行的欧洲地球物理联盟大会新闻发布会上宣布了这一新发现。
这段动画是艺术家利用美国宇航局朱诺号宇宙飞船上的朱诺相机（JunoCam）成像仪的数据制作的木星卫星木卫二上的熔岩湖洛基湖（Loki Patera）的概念图。洛基湖内部有多个岛屿，是一个充满岩浆的洼地，四周环绕着熔岩。图片来源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
朱诺号于 2023 年 12 月和 2024 年 2 月极近距离飞越木卫一，接近其表面约 930 英里（1500 公里），首次获得了月球北纬地区的近距离图像。
博尔顿说："木卫一上遍布火山，我们捕捉到了其中几座火山的活动。我们还拍到了一个长达200公里（127英里）、名为洛基帕特拉的熔岩湖的精彩特写镜头和其他数据。这些令人惊叹的细节显示，这些疯狂的岛屿镶嵌在一个潜在的岩浆湖中间，湖边是炙热的熔岩。我们的仪器记录到的湖面镜面反射表明，木卫二的部分表面像玻璃一样光滑，让人联想到地球上由火山生成的黑曜石玻璃。"
4月9日，美国宇航局"朱诺"号上的"朱诺相机"（JunoCam）仪器在第60次飞越木星期间捕捉到了木卫一的这一景象，并首次拍摄到了木卫一南极区域的图像。图片来源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, Gerald Eichstädt/Thomas Thomopoulos (CC BY)
利用朱诺号微波辐射计（MWR）仪器收集的数据绘制的地图显示，木卫二的表面与木星的其他伽利略卫星相比不仅相对光滑，而且两极比中纬度地区更冷。
在"朱诺"号的长期任务中，航天器每次飞行都会更靠近木星北极。这种不断变化的方位使 MWR 仪器能够提高对木星北极气旋的分辨率（见下图）。这些数据可以对两极进行多波长比较，揭示出并非所有的极地气旋都是一样的。
位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室的朱诺号项目科学家史蒂夫-莱文（Steve Levin）说："也许木星北极的中心气旋是这种差异最显著的例子。它在红外线和可见光图像中都清晰可见，但它的微波信号远不如附近的其他风暴强烈。这告诉我们，它的地表下结构一定与其他气旋非常不同。MWR团队将继续在每个轨道上收集更多更好的微波数据，因此我们预计将为这些引人入胜的极地风暴绘制更详细的三维地图。"
这张由美国宇航局朱诺号飞船上的朱诺相机（JunoCam）成像仪拍摄的合成图像显示了位于木星北极的中心气旋周围的八个环极气旋。这些气旋的直径从 1500 英里（2400 公里）到 1740 英里（2800 公里）不等，大约相当于从德克萨斯州南端到加拿大边境的距离。合成图描绘了八角形结构的显著稳定性：自2016年朱诺号开始执行任务以来，没有气旋到达或消失。图片来源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, Gerald Eichstädt, John Rogers © CC BY
这次任务的主要科学目标之一是收集数据，帮助科学家更好地了解木星的水丰度。为此，朱诺号科学团队并不是在寻找液态水。相反，他们希望量化木星大气中存在的氧分子和氢分子（构成水的分子）。准确的估计对于拼凑太阳系形成的拼图至关重要。
木星很可能是最早形成的行星，它包含了大部分未被太阳吸收的气体和尘埃。水的丰度对这颗气体巨行星的气象学（包括木星上风流的流动方式）和内部结构也有重要影响。
1995 年，美国国家航空航天局的伽利略探测器在进入木星大气层的 57 分钟下降过程中，提供了有关木星水丰度的早期数据集。但这些数据带来的问题多于答案，数据显示这颗气态巨行星的大气层出乎意料地热，而且与计算机模型显示的情况相反，大气层中没有水。
这段动画是利用美国宇航局朱诺号上的朱诺相机（JunoCam）在2023年12月和2024年2月飞越木卫一期间收集到的数据制作的，是艺术家对木卫一上一个特征的构想，任务科学小组将其昵称为"陡峭的山"。图片来源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
博尔顿说："探测器的科学表现令人惊叹，但它的数据与我们的木星水丰度模型相去甚远，我们考虑过它采样的位置是否会是一个离群点。但在朱诺号之前，我们无法确认。现在，根据最近利用MWR数据得出的结果，我们已经确定木星赤道附近的水丰度与氢相比大约是太阳丰度的三到四倍。这最终证明，伽利略探测器的进入地点是一个异常干燥、类似沙漠的区域。"
这些结果支持了这样一种观点，即在太阳系形成过程中，水冰物质可能是气态巨行星形成和/或演化过程中重元素富集（木星吸积的比氢和氦重的化学元素）的来源。木星的形成仍然令人费解，因为朱诺对气态巨行星核心的研究结果表明，木星的水丰度非常低--科学家们仍在试图解开这个谜团。
在"朱诺"号延长任务的剩余时间内获得的数据可能会有所帮助，科学家们可以将木星两极地区附近的水丰度与赤道地区的水丰度进行比较，还可以进一步了解木星稀释内核的结构。
朱诺号最近一次飞越木卫二是在4月9日，当时它距离木卫二表面大约10250英里（16500公里）。它将于5月12日第61次飞越木星。
编译来源：ScitechDaily
