我们通过探索木星获得的七个最惊人的发现

在我们太阳系的行星中，木星是最古老和最大的，它经常出现在夜空中，仅次于金星，是第二亮的行星。自从科学家开始建造简单的望远镜以来，他们一直在追踪这颗条纹状的气态巨星。1610 年，伽利略·伽利莱通过望远镜观察木星，发现了四颗大卫星。这一发现促使他提出了当时被认为是异端的观点：地球可能像这四颗伽利略卫星一样，围绕着某个更大的天体，而不是被宇宙中心的奴才所包围。

木星的重量极重，这是它最显著的特征。由于其强大的引力，木星在太阳系中扮演着“老大哥”的角色——它参与了许多历史事件。四十亿年前，这颗庞然大物与土星合谋，联合它们的引力，将彗星和小行星抛向太阳系各处。这样的事件甚至可能带来了一个被称为后期重轰炸期的灾难性时期——当时行星散布在太阳系内部，并可能形成了许多如今遍布月球表面的陨石坑。

在过去的 50 年里，太空飞行任务和更强大的望远镜的发展使科学家能够透过木星云层，以前所未有的清晰度剖析这颗行星。科学家发现木星的环境极其恶劣。持久的风暴围绕着这颗行星喷射，将行星表面染成多色带。致命的辐射水平威胁着任何闯入者。和它们的母星一样，伽利略卫星也远非平静的世界。

木星有着华丽的旋涡外层和极端的性质，长期以来一直吸引着公众的想象力，并继续激发科学研究。最近的发现只会增加木星的神秘感，吸引研究人员探索这个遥远的领域。以下是过去五十年来科学家对木星及其卫星的一些最令人着迷的发现。

木星有一个奇怪的核心

为什么与奈伊合作（第 3 集）：比尔·奈伊问道：“木星有核心吗？”

作为一颗气态巨行星，木星并不是陆地——一直到其模糊的核心。 它的中心是重元素固体和气体的稀释混合物，被重力挤压得无法识别。 想象一下，咬了一天的波巴，它的外部仍然柔软，但中间有些变硬——木星具有类似的稠度，蓬松的外层在一个连续体中转变为致密的核心。

木星奇怪的内部是由朱诺号任务于 2017 年通过 重力场测量是一种绘制航天器掠过地球时引力拖曳的微妙变化的技术。 重力数据看起来与具有清晰固液边界的行星完全不同，促使科学家提出木星有一个模糊的核心。 “我们仍然不完全了解到底发生了什么，”美国宇航局行星科学家、朱诺号联合调查负责人之一海蒂·贝克尔说。

了解木星的核心可以为木星的形成提供线索。大多数原行星首先开始吸积固体，直到它们的质量足够大，可以转而吸收气体。为了解释木星的数据，科学家推测木星在成长过程中可能从未停止吸积固体。因此，这颗行星从中心到表面可能是固体和气体的不均匀混合物。另一种推测是，一个巨大的撞击物（其大小和重量与木星相差无几）落入木星并搅动了行星的内部，模糊了核心-地幔边界。

强大的磁层产生能量流

探索木星的磁场

地球的磁场源自地核中旋转的铁水，产生了发电机。 在木星上，一种被称为金属氢的奇怪物质为磁场提供动力。

“磁场的存在有利有弊，”密歇根大学行星科学家、朱诺号联合研究员李成说。

然而，当木星的强臂磁层所引导的电子总是撞击大气中的其他原子并释放出光爆发时，它会产生壮观的极光。 鉴于磁场足够大，足以包围卫星，它还会将木卫一的喷射物运送到其他地方。 科学家们在距离木卫一数十万英里的另一颗木星卫星木卫二上一直检测到污染物。

木星运行热

木星自其原始时期开始冷却的过程并未结束。数十亿年后，这颗行星仍然散发着热量。科学家认为，这种热量有助于驱动木星大气层中强烈的风暴。

航行者号任务测量了木星掠过这颗气态巨行星时释放出的热量。 1979科学家们当时意识到，木星散发的热量比模型预测的要多：该行星的一些部分燃烧温度接近 800 华氏度 超出研究人员的预期。

四十年后，凯克天文台的科学家们解决了秘密高温的谜团。 绘制了木星的温度图。这颗行星在赤道附近温度最低，在磁极附近温度最高，极光在这里最为强烈。这表明极光是额外的热源。木卫一的等离子体与木星大气层相撞，形成壮观的极光，并与木星快速移动的风摩擦，产生足够的摩擦力，从而提高全球温度。

木星拥有不拘一格的卫星

木星的作用不仅仅是帮助在其卫星之间调整化学物质。 该行星还可以通过其引力场从远处加热其卫星。

这种长距离加热在其四颗伽利略卫星中表现得很明显。木星的引力将这些卫星重塑为如今诱人的世界。加州大学伯克利分校的行星科学家迈克尔·H·黄 (Michael H. Wong) 也参与了朱诺号任务，他说：“它们不仅仅是这些在太空中逐渐受到轰击的静态岩石。”

伽利略卫星通过一种称为潮汐加热的机制保持地质活跃。当卫星沿着椭圆轨道在木星附近和远离时，卫星和木星之间的引力拉锯战会产生足以将卫星烤熟的摩擦力。“这几乎就像它们被四分五裂一样，”贝克尔说。

因此，伽利略卫星看起来与地球自己的卫星等死寂世界完全不同。在这四颗卫星中，木卫一距离地球最近，因此它受到木星引力的全面影响。与母星相比，木卫一只是一个小点，是整个太阳系中火山活动最活跃的地方。它的冰冻兄弟木卫二看起来可能与木卫一完全不同，但它在冰冻的外壳下隐藏着一片巨大的液态水海洋。木卫二是探索行星宜居性的首要目标，这要归功于木星的潮汐加热过程，使木卫二保持足够温暖，可能适合生命生存。

木星的云层和大气层与地球完全不同

尽管木星的大气层 90% 氢气空气中富含其他化合物，使地球呈现出白色和橙色的标志性色调。 从表面上看， 乙炔, 硫化氢和磷化氢 分子将行星搅成各种漩涡，环绕着行星。

1995 年， 伽利略探测器 下降到木星的气态体内并吸了一口。 研究发现木星有三种云： 氨、硫化氢铵和水冰。因此，根据海拔高度的不同，木星的天空会降落不同类型的雨。

探头还 检测到重气体的浓缩水平——考虑到木星目前的大小和位置，科学家们最初认为它应该容纳的数量超过了木星的数量。 这一化学线索指向了一段逍遥的过去：木星可能是在距离太阳更远的地方形成的，那里的温度足以吸引冰和冷冻气体。 然后，科学家推测，它逐渐靠近太阳，直到被土星引力阻止。 “土星帮助木星向外移动，”李说，“否则木星可能会被太阳吞没。”

奇异的天气模式比比皆是

木星会形成一些令人印象深刻的风暴。最显著的特征之一是大红风暴，这是一种涡旋时钟 400英里每小时 和 延伸 深至 300 英里。 尽管大红色风暴已经持续了两个多世纪，但它正在缩小——风暴眼曾经有三个地球连在一起那么大；现在，它的规模却在缩小。 现在，它的宽度 几乎放不下一个，尽管这个尺寸仍然是 最大的 活的 暴风雨 在太阳系中。

是的，木星有环

“很多人甚至没有意识到它有一个环，”贝克尔说。木星的尘埃环太小，无法用普通的望远镜观测到，因此很长时间以来都未被发现。直到 1979 年旅行者 1 号飞越时才发现这个环，此后，更强大的地面望远镜和其他来访的航天器才开始观测它。

就像太阳系中环绕其他行星的任何环一样，木星的环也是一个美化的碎片场。 坠毁的陨石碎片聚集在木星周围。 这种由冰、尘埃和岩石组成的松散混合物，距行星表面的宽度为 32,000 至 130,000 英里。

当其他天体穿过环时，它们会在尘埃流中留下痕迹。 最著名的尾迹之一是 1994 年舒梅克-利维 9 号彗星撞击木星。 伽利略号和新视野号 航天器在木星环中发现了由彗星碎片激起的涟漪，相当于天体上新雪上的脚步声。