2023年12月30日,朱諾號木星探測器以人類智慧的結晶,近距離掠過木衛一,於1500公裏之內捕捉到了木衛一火山噴發的珍稀景象。這是人類首次與木衛一物理距離如此接近,亦是我們深入探索遙遠木星——這顆位於7億公裏外的巨大神秘行星的關鍵一步。
經過長期探測和精確計算,朱諾號木星探測器傳回了寶貴的光譜數據,為地球上的科學家們揭示了木星的兩面性:其表面溫度異常低,低至零下147℃,而內部溫度卻高達30000℃,這種極端的溫差令人難以置信。
為何木星內外溫差如此之大?朱諾探測器如何洞悉其內部溫度?木星表面低溫為何仍為氣體行星?人類又為何對這顆與地球迥異的星球充滿好奇?首先,木星內外溫差巨大的原因在於其大氣層和內部結構的特殊性質。朱諾探測器,作為一個先進的太空探測器,利用其攜帶的精密儀器,成功探測到了木星內部的高溫。這一成就得益於其獨特的設計和高科技器材。盡管木星表面溫度極低,但它仍被視為氣體行星,原因是其表面由氫和氦等輕質氣體組成,這些氣體在低溫下也不會凝固。這種特殊的組成使得木星即使在低溫下也能保持氣態特征。人類之所以執著於探測木星,是因為這顆星球與地球存在顯著差異,研究它有助於我們更深入地了解宇宙的多樣性和復雜性。此外,木星作為太陽系中最大的行星,對研究行星形成和演化過程具有重要意義。透過探測木星,我們可以獲取更多關於太陽系和其他星系的寶貴資訊。
下面,請隨我一起透過朱諾木星探測器的眼睛,逐步揭開木星那神秘的面紗,探索其奧秘!
【並非第一次接近木星——朱諾號探測器】
2003年,美國航天局(NASA)提出了一個名為「新疆界計劃」的中型太陽系探測專案。該專案致力於深入探索遠離地球的行星和行星帶,包括冥王星、凱伯帶、木星、土星及其部份衛星。透過詳細分析這些天體,科學家們希望能夠揭示它們的起源,並更深入地了解太陽系的演化歷程。
朱諾號木星探測器,作為「新疆界計劃」的第二個重要任務,旨在深入研究太陽系中的獨特氣體巨星——木星。其目標在於精確測定木星的水含量、質素、重力、磁場以及內部溫度與結構等關鍵數據,以期進一步揭示這顆神秘星球的真實面貌。
盡管科學家們始終致力於探索木星,但此次並非首次嘗試靠近這顆明亮的天空中可見的星星。自「木星伴月」現象被發現以來,科學家們對木星的探索熱情從未減退。
1972年3月3日,先鋒10號探測器順利升空;僅一年後,1973年4月6日,先鋒11號探測器緊隨其後成功發射。兩者均成為最早探索木星的探測器,成功拍攝了木星及其衛星的首批近距離照片,首次揭示了木星表面的「大紅斑」真容。
1977年8月20日和9月5日,旅行者2號和旅行者1號探測器相繼升空,它們飛越木星時揭示了其「大紅斑」內的復雜風暴系統,並記錄下了木星衛星上火山爆發的影像,甚至捕捉到了木星背面的極光景象,這些發現大大加深了人類對木星的認知。
1989年10月18日,伽利略號探測器成功升空,專為探測木星設計。歷經近7年的飛行後,它向木星釋放了大氣探測器。隨後,伽利略號繼續沿木星軌域飛行了約14年。2003年9月21日,它以「自殺式」的方式飛入木星大氣層,最終墜毀。
伽利略號在探索木星的旅程中,為科學家們搜集了豐富的大氣、雲層、磁場和結構數據,成為研究木星的重要工具。特別值得一提的是,它在1994年成功捕捉到了彗星撞擊木星的震撼瞬間,這一歷史性的時刻為科學界提供了寶貴的研究資料。回顧其「職業生涯」,伽利略號無疑已經取得了輝煌的成就。
伽利略號之後,2011年8月5日,朱諾號探測器在美國佛羅裏達州卡納維拉爾角成功發射,它的任務是專門探測木星。這次發射標誌著長達數十年的探索之旅的開始。
2016年7月,朱諾號順利進入木星執行軌域,開始了對木星起源的探索之旅。如今,它每53天環繞木星一周,一年內要完成33次環繞,速度之快,每小時可超過26.4萬公裏。其總巡航裏程高達7.16億公裏,幾乎相當於從木星返回地球的距離。
其實,關於朱諾號探測器,還隱藏著一段浪漫的故事。在古羅馬時期,人們將夜空中閃爍的這顆星星命名為Jupiter,以紀念他們的主神朱庇特。而探測器「朱諾」的名字,則源自朱庇特的妻子,這種命名方式展現了其深厚的文化背景與浪漫情懷。
在古老的神話中,朱庇特運用法術以雲霧為掩護,而朱諾卻獨具慧眼,能透視雲霧,揭示朱庇特的真相。如今,科學家們將這樣的期望寄托於朱諾探測器之上。他們渴望朱諾能如神話中的朱諾一般,洞察木星的真實面貌,幫助人類解開木星身上深藏不露的奧秘。
【30000℃,怎麽得來?原理是啥?】
2023年12月30日,朱諾號探測器在距離木衛一僅1500公裏的距離上掠過,創下了人類歷史上最近距離的紀錄。此次飛掠過程中,朱諾號收集並傳回了關鍵數據。科學家對這些數據進行了深入分析,得出了一個驚人的結論:木星內部的溫度極高,可能高達30000℃!
你可能會疑惑,既然探測器無法直接飛入木星內部,並且其表面覆蓋著濃厚的氣態氫和氦,無法著陸或釋放儀器,那麽30000℃這一數據是如何得出的呢?這是否僅僅是NASA科學家的推測?
事實上,30000℃的確是個令人震驚的數碼,但它背後有著科學支持。這得益於一種獨特而強大的分析工具——光譜分析法。
世間萬物均由原子構成,每種原子都有獨特的特征譜線。科學家們利用這一點,透過光譜分析鑒定物質及其化學組成,甚至可推算出物質的相對含量。朱諾探測器靠近木星後,傳回了光譜數據。科學家們結合這些數據以及木星的質素體積計算,推算出木星內部的大致溫度,高達驚人的30000℃。
那麽,為何木星表面溫度極低,而其內部溫度卻能飆升數萬倍呢?這是否真的符合科學邏輯?
木星表面溫度之所以偏低,是因為它與太陽的平均距離達到了7.79億公裏。太陽作為太陽系行星的主要熱源,對木星的加熱作用較弱。正如冬季烤火時,距離火爐越近越溫暖,反之則越發寒冷,直到感受不到熱度。
宇宙的真空環境就像冰冷至極的寒冬,若是沒有「火爐」的溫暖照耀,便只會剩下無盡的寒冷與荒涼。
木星表面溫度極低,平均在零下108攝氏度,某些區域更是低至零下147攝氏度,比地球上最寒冷的地方還要冷得多。
有個問題困擾著我們,按常理,隨著溫度下降,物體會更傾向於以固態而非氣態存在。例如,水在0℃以下會變成固態的冰。但令人費解的是,盡管木星表面溫度極低,它仍被濃厚的氣態氫和氦所籠罩,這些成分似乎並未凝固。這究竟是何原因呢?
因此,由於木星的表面平均溫度極低,達到零下108攝氏度,其周圍自然地被氣態的氫和氦所環繞。
隨著逐漸接近木星內部,壓力和溫度持續上升。氫和氦這兩種氣態元素,在高壓高溫下逐漸轉化為液態,並進一步轉變為金屬氫和金屬氦。當深入到液態氫的地層時,溫度高達8000℃,甚至超過了太陽表面的溫度。再深入木星的核心,那裏的溫度更是高達30000℃,這樣的高溫也就不難理解了。
地球與木星相比,其核心溫度約為5000℃,這主要歸因於地核中放射性元素持續衰變所釋放的大量熱量積累。而木星內部高溫的成因則與地球截然不同。
【探索木星,有啥意義?】
基於之前的描述和天文學知識,我們了解了木星的基本特征:它是太陽系內第五顆以太陽為中心的行星,距離太陽約8億公裏。木星是太陽系中體積最龐大的行星,表面覆蓋著濃厚的氣體,呈現出氣態行星的特性。盡管其表面溫度極低,但其內部卻極為熾熱。
綜合上述條件,我們可以明確得知:木星登陸無望。即便在未來的某個時刻,人類的探測器技術取得了巨大的進步,我們依然無法直接踏足木星進行實地探測,更不用說在木星上建立基地或實作移民。那麽,為何科學家們仍然如此熱衷於探測木星呢?
實際上,正如馬克思這位傑出的哲學家和政治經濟學家所言,世界萬物是緊密相連的。無論你我他身處地球,還是宇宙中的各個天體,都彼此相互依存。即使是遠離我們、與地球大相徑庭的木星,也與我們的存在有著密切的聯系。這種聯系仿佛一根無形的線,牽動著整個宇宙的執行。
研究木星的結構和數據,可以幫助科學家們推測其起源,進而探索太陽系、地球以及人類的起源。木星的研究不僅揭示了太陽系和廣袤宇宙空間的執行規律,還為我們解答了人類的終極問題:我們的身份、起源以及未來的歸宿。簡而言之,對木星的探索,有助於我們理解自身存在的根源和宇宙的秘密。
大約150年前,梵高創作了【星月夜】,這幅作品生動地展現了充滿動態和變幻的星空。那時的梵高雖然處境困頓,但他並不知道自己的作品會在未來的藝術界掀起多大的波瀾。他埋頭於畫布,專註於創作,更未曾預見到,他想象中的星空紋理竟與百年後高科技探測器捕捉到的木星風暴圖案有著驚人的相似。
也許世界的真理就像【星月夜】與木星一樣,早已在我們眼前悄然展現,只是等待著我們去逐步靠近,再靠近,直至最終揭開其神秘的面紗。我們只需保持好奇和探索的心態,勇往直前,真理的曙光終將照亮我們的道路。