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？

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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~