朱諾號的最新發現揭開了木星嚴酷的大氣層和木衛一熾熱火山世界的面紗。該探測器探測到木衛一地殼下方溫暖的熔巖流，并揭示了熱量如何像宇宙輻射器一樣在其表面流動。與此同時，朱諾號的無線電信號揭示了有關木星極地溫度的令人毛骨悚然的新細節，而對極地周圍大規模氣旋的長期追蹤顯示，它們以奇異的方式漂移和相互碰撞。

朱諾相機是美國宇航局朱諾號探測器上的可見光成像儀，在2025年1月28日朱諾號第69次飛掠木星時，從距木星云層頂部約58000公里的高度拍攝了這張增強色彩的木星北部高緯度地區照片。NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS，圖像處理：Jackie Branc (CC BY)

美國國家航空航天局（NASA ）的“朱諾”號探測器揭示了有關木星及其火山衛星木衛一（Io）的驚人新細節。通過觀察木星濃密云層下方和木衛一表面深處，科學家們構建了一個更詳細的模型，用于描述環繞木星北極的快速移動急流。與此同時，他們還取得了一項開創性成果：繪制了木衛一地下溫度圖，揭示了有關其內部結構和持續火山活動的重要線索。

該研究結果于 4 月 29 日在維也納舉行的歐洲地球科學聯盟大會新聞發布會上公布。

“木星的一切都很極端。這顆行星擁有比澳大利亞還要大的巨型極地氣旋、猛烈的急流、太陽系中最多的火山體、最強烈的極光以及最強烈的輻射帶，”圣安東尼奧西南研究所朱諾號首席研究員斯科特·博爾頓說道。“隨著朱諾號的軌道將我們帶入木星復雜系統的新區域，我們將能夠更近距離地觀察這顆氣態巨星所蘊含的巨大能量。”

這段動畫使用了美國宇航局朱諾號探測器上JIRAM儀器的數據制作，展示了2024年12月27日飛掠木衛一（Io）時，其南極區域的情況。亮點是由于火山活動導致溫度升高的區域；灰色區域是木衛一離開視野后形成的。圖片來源：NASA/ JPL /SwRI/ASI – JIRAM團隊（上午）

盡管朱諾號的微波輻射計（MWR）旨在研究木星的深層大氣，但任務團隊也將其瞄準了木衛一，并將其與木星紅外極光測繪儀（JIRAM）的數據結合起來，以更全面地觀察衛星熾熱的內部。

“朱諾號科學團隊喜歡將來自不同儀器的差異化數據結合起來，看看能從中發現什么，”美國宇航局南加州噴氣推進實驗室的朱諾號科學家香農·布朗說道。“當我們將MWR數據與JIRAM的紅外圖像結合起來時，我們對所見之景感到驚訝：在木衛一冷卻的地殼下，存在著尚未凝固的溫暖巖漿的證據。在每個經緯度上，都有冷卻的熔巖流。”

這張合成圖像基于美國宇航局朱諾號探測器上JIRAM儀器于2017年收集的數據，顯示了木星北極中心氣旋及其周圍的八個氣旋。該任務的數據表明，這些風暴是持久特征。圖片來源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

數據顯示，月球表面約10%的面積在地表下方殘留著緩慢冷卻的熔巖。這一結果或許有助于深入了解月球表面如何如此迅速地更新，以及熱量如何從其深層內部傳遞到地表。

布朗說：“木衛一的火山、熔巖場和地下熔巖流就像汽車散熱器一樣，有效地將熱量從內部轉移到表面，在太空真空中冷卻下來。”

僅從 JIRAM 數據來看，研究小組還發現，木衛一歷史上最劇烈的噴發（首次由紅外成像儀在 2024 年 12 月 27 日朱諾號飛掠木衛一時發現）直到 3 月 2 日仍在噴涌熔巖和火山灰。朱諾號任務科學家認為，它至今仍活躍，預計 5 月 6 日將進行更多觀測，屆時這艘太陽能航天器將在距離木衛一約 55300 英里（89000 公里）的地方飛掠這顆熾熱的衛星。

這幅插圖描繪了美國宇航局的朱諾號航天器飛越木星南極的場景。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

在其第53次軌道飛行（2023年2月18日）上，朱諾號開始進行無線電掩星實驗，以探索這顆氣態巨行星的大氣溫度結構。利用這項技術，無線電信號從地球傳輸到朱諾號，然后再返回，在旅程的兩段中都會穿過木星大氣層。由于行星的大氣層會使無線電波發生彎曲，科學家可以精確測量這種折射的影響，從而獲得有關大氣溫度和密度的詳細信息。

迄今為止，“朱諾”號已完成26次無線電掩星探測。其中最引人注目的發現包括：首次對木星北極平流層帽的溫度測量，顯示該區域比周圍溫度低約11攝氏度，且周圍風速超過100英里/小時（161公里/小時）。

該團隊最近的研究成果還聚焦于困擾木星北部的氣旋。朱諾相機可見光成像儀和JIRAM多年來收集的數據，使朱諾號的科學家們能夠觀測到木星巨大的北極氣旋及其周圍八個氣旋的長期運動。與地球上通常孤立地發生在低緯度地區的颶風不同，木星的颶風僅限于極地地區。

通過追蹤氣旋在多個軌道上的運動，科學家們觀察到，由于一種名為“β漂移”（科里奧利力與氣旋圓形風模式相互作用）的過程，每個風暴都會逐漸向極地漂移。這與地球上颶風的遷移方式類似，但地球上的氣旋在到達極地之前就會瓦解，因為缺乏為其提供動力的暖濕空氣，以及兩極附近科里奧利力的減弱。此外，木星的氣旋在接近極地時會聚集在一起，并且隨著它們開始與鄰近氣旋相互作用，它們的運動速度會減慢。

“這些相互競爭的力量導致氣旋彼此‘反彈’，就像機械系統中的彈簧一樣，”來自以色列魏茨曼科學研究所的朱諾號聯合研究員約海·卡斯皮（Yohai Kaspi）說道。“這種相互作用不僅穩定了整個結構，還導致氣旋圍繞中心位置振蕩，并緩慢地沿順時針方向向西漂移，繞著極地移動。”

新的大氣模型不僅有助于解釋木星上的氣旋運動，還可能解釋包括地球在內的其他行星上的氣旋運動。

“朱諾號的一大優點在于它的軌道不斷變化，這意味著我們每次進行科學飛行時都能獲得新的有利位置，”博爾頓說道。“在擴展任務中，這意味著我們將繼續探索以前沒有航天器去過的地方，包括在太陽系最強的行星輻射帶停留更長時間。這有點嚇人，但我們把朱諾號打造得像坦克一樣，每次穿越它，我們都會更多地了解這種強烈的環境。”

朱諾號是美國宇航局（NASA）的航天器，旨在探索木星的大氣層、磁場和深層內部結構，為了解這顆太陽系中最大的行星提供前所未有的視角。該任務由美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL，隸屬于加州理工學院，位于加利福尼亞州帕薩迪納市）管理，首席研究員是德克薩斯州圣安東尼奧市西南研究所的斯科特·博爾頓。

朱諾號是美國宇航局新前沿計劃的一部分，該計劃支持高優先級的太陽系探索任務，由位于阿拉巴馬州亨茨維爾的美國宇航局馬歇爾太空飛行中心為位于華盛頓特區的科學任務理事會管理。

該航天器本身由位于丹佛的洛克希德·馬丁航天公司建造并運營。朱諾號的尖端科學儀器套件中包括由意大利航天局資助的木星紅外極光測繪儀（JIRAM）。美國各地的許多其他研究機構也貢獻了其他儀器，使朱諾號成為一項高度協作的國際任務。

自 2016 年抵達木星以來，朱諾號已經提供了令人驚嘆的數據和圖像，揭示了這顆氣態巨行星的動態大氣層、深層風暴、強大的極光和神秘的核心，同時還承受了太陽系中最嚴酷的輻射條件。

編譯自/ScitechDaily