木星是太陽系中最大的行星,其質(zhì)量占據(jù)著太陽系除太陽外所有天體物質(zhì)總量的百分之七十多,是除自身外所有行星加起來的二點五倍,是地球質(zhì)量的三百一十八倍;而且木星又是個大家族,衛(wèi)星眾多,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的就達到了九十五顆之多。
木星就像太陽系里一顆小太陽,帶著自己眾多的子子孫孫們圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)。研究木星及其家族,對了解太陽系以及人類未來走向有著重要意義。
歐空局于4月14日發(fā)射了一顆前往木星的探測器,叫Jupiter Icy Moons Explorer,意譯為“木星冰月探險者”,而其簡稱JUICE,正好又是果汁的意思,因此人們把這艘探測器又稱為“果汁”,是歐空局行程幾十億公里慰問木星的一杯“果汁”。
這杯“果汁”探訪木星的主要任務,是探索木星的幾顆冰衛(wèi)星,也被稱為“冰月亮”。這是因為這幾顆衛(wèi)星表面溫度都在零下一百五十到零下一百七十攝氏度之間,因此表面都被厚厚的冰層凍結(jié)覆蓋;而月亮是地球的天然衛(wèi)星,人們將這種稱呼拓展到其他行星的衛(wèi)星,因此也就將木星的這些冰凍衛(wèi)星稱為“冰月亮”。
“果汁”就是帶著滿滿的誠意,前往木星訪貧問苦。它將孤獨的在太空中旅行近八年時間,于二零三一年到達木星,主要是對木衛(wèi)二、木衛(wèi)三、木衛(wèi)四等幾顆“冰月亮”進行近距離訪問,最終將成為木衛(wèi)三一顆人造衛(wèi)星。這將是人類首次圍繞著其他行星天然衛(wèi)星飛行的探測器。
科學家們?yōu)槭裁磳Α氨铝痢边@么感興趣呢?因為在那冰蓋神秘面紗下面,隱藏著許多還不為人知的秘密。
其實從上世紀開始,人類就開始了對木星行星的觀測和探索,NASA已經(jīng)派出了多艘無人航天器前往木星考察,包括先驅(qū)者十號、十一號,旅行者一號、二號,伽利略號,朱諾號、新視野號等等,對木星包括一些衛(wèi)星已經(jīng)有了一個初步了解。
但那里天高皇帝遠,要將詳細情況弄清談何容易?!肮钡娜蝿站褪窃谥疤剿靼l(fā)現(xiàn)的基礎上,對木星這幾顆冰衛(wèi)星進行更專業(yè)專門的觀察了解,爭取揭開冰層面紗下面的奧秘,看看那里到底有沒有可能存在的生命跡象。
這次任務的立項和研究歷經(jīng)十一年,耗資十七億美元,凝聚了法國、德國、意大利等歐洲國家和美國、日本等國科學團隊的研發(fā)精華。
“果汁”攜帶有多方面先進的科學儀器,包括并不限于:激光高度計,可以研究冰衛(wèi)星的潮汐形變和地形地貌;冰衛(wèi)星探索雷達,具備深入冰層的探測能力,可以研究冰衛(wèi)星表層下面九千米生的結(jié)構(gòu);3GM無線電套裝,將用于研究冰衛(wèi)星的重力場、內(nèi)部海洋范圍、木星及其衛(wèi)星的中性大氣和電離層結(jié)構(gòu)等。
按計劃,“果汁”在二零三一年到二零三四年間,將對木衛(wèi)四進行二十一次飛越,最近時距離表面只有兩百公里;期間,二零三二年七月起,“果汁”將會兩次飛越木衛(wèi)二,最近距離只有四百公里,主要目的是測量其冰層厚度,尋找有機分子和生命跡象。
在這之后,探測器將啟動主引擎,進入環(huán)繞木衛(wèi)三的軌道,在五百公里高度運行至少9個月,將這顆太陽系最大的衛(wèi)星“看”個明白。當攜帶的燃料告罄后,為了確保不污染木星的其他衛(wèi)星,JUICE將以撞擊木衛(wèi)三的形式以身殉職,殘骸永遠留在木衛(wèi)三上。
“果汁”的任務終結(jié)在木衛(wèi)三,那么木衛(wèi)三有什么特別之處呢?我們現(xiàn)在一起來了解一下。
木衛(wèi)三不但是木星眾多衛(wèi)星中的老大,還是太陽系迄今已知所有衛(wèi)星的老大。木衛(wèi)三直徑約為五千二百六十二公里,質(zhì)量約為一點五萬億億噸。從這個體量可以看出,其體積已經(jīng)超出了作為八大行星之一的水星,不過由于其密度較小,質(zhì)量遠遠小于水星。
按距離木星從近及遠計算,木衛(wèi)三是圍繞木星運行的第七顆衛(wèi)星,其公轉(zhuǎn)軌道平均半徑約為一百零七萬公里,公轉(zhuǎn)周期和自轉(zhuǎn)周期約為七天。也就是說,像我們月球和許多木星衛(wèi)星一樣,木衛(wèi)三也是一顆被行星引力潮汐鎖定,永遠一面向著主星,另一面背著主星的衛(wèi)星。
木衛(wèi)三是太陽系中目前已知唯一擁有磁圈的衛(wèi)星,由此科學家們推斷,很可能是木衛(wèi)三有一個由富鐵組成的流動內(nèi)核,磁場就是這個流動內(nèi)核運動產(chǎn)生。木衛(wèi)三表面擁有一層稀薄的大氣層,其中含有原子氧、氧氣和臭氧,但是否擁有電離層還未能確定。
木衛(wèi)三主要由硅酸鹽巖石和冰體構(gòu)成,整個星體分層明顯。目前的探測表明,木衛(wèi)三由幾乎等量的巖石和水構(gòu)成,而水則主要以冰體形式存在,因此冰體的質(zhì)量約占星體總質(zhì)量的百分之四十六到百分之五十。
科學家推測,在木星表層下面兩百公里深處,可能存在一個夾在兩層冰體之間的咸水海洋,這個海洋深達四百公里;還有的科學家根據(jù)各種觀測數(shù)據(jù)認為,木衛(wèi)三的海洋可能遠不止這些,而是可能存在夾在冰體間的多層海洋,這些海洋層層疊加,深度超過一千公里。
因此,木衛(wèi)三是太陽系最大的水庫,蘊含的水體總量是太陽系所有星球之最,儲水總量是地球的30倍!
木衛(wèi)三結(jié)構(gòu)大致分為三層,在半徑約為二千六百三十一公里的星體中,內(nèi)核半徑約在五百公里到九百公里之間,外層的冰質(zhì)地涵厚度約在八百公里到一千公里之間,中間部分為硅酸鹽質(zhì)的地涵。
對木星這些冰衛(wèi)星的研究,還有許多屬于科學猜測,并沒有得到證實,且還有更多的問題需要觀測和發(fā)現(xiàn)?!肮钡娜蝿站褪窃谶^去已有的一些探測基礎上,對木星以及冰衛(wèi)星進行更深入細致的了解。
在過去的探測中,木衛(wèi)二成為太陽系最有可能存在生命的星球之一,因為那里有很多生命存在的條件,如地熱、冰下海洋,更重要的是它距離木星更近,受到木星引力摧殘更甚,這樣整個星球的動感就會更強烈,而生命所需的核心能量在于運動。
因此,尋找生命跡象,將是“果汁”在木衛(wèi)二的主要任務。
木衛(wèi)三距離木星相對木衛(wèi)二遠了近一倍,因此木星引力導致的潮汐活動會小很多,科學家們確信那里存在生命的可能性極小,這也是“果汁”完成任務后最終潑灑在木衛(wèi)三的原因,以避免掉落到木衛(wèi)二,污染那里可能有生命的冰下海洋。
不過,也不排除出現(xiàn)某些意外,或許意外發(fā)現(xiàn)生命跡象,最終的撞擊計劃當然就要改變?!肮痹谀拘l(wèi)三環(huán)繞至少九個月,甚至可能超過數(shù)年,主要任務大致有:其一,了解清楚這顆太陽系唯一具有磁場的衛(wèi)星,這個磁場是怎么回事,對其演化和周邊的影響有哪些;其二,這里的冰下海洋到底存不存在,這個太陽系的最大水庫存量到底有多大;其三,作為太陽系最大的衛(wèi)星,未來有沒有成為人類宜居地的可能。
當然,所有對木星及其冰衛(wèi)星的探索和發(fā)現(xiàn),對研究太陽系的形成和未來演化,以及系外行星的研究都有著積極指導意義。
因此,“果汁”的發(fā)射成功被認為是本年度最重要的航天科學事件。不過,發(fā)射成功還只能是萬里長征走出了第一步,要實現(xiàn)任務真正成功還任重道遠。
因為“果汁”的木星之旅并非普通人想象的那樣簡單:一經(jīng)發(fā)射,就直奔木星而去。事實上,發(fā)射后的“果汁”要繞地球和月球,以及金星等天體作很久的迂回,借助這些天體的引力彈弓效應,才能達到飛往木星的動能。
這有點像扔鐵餅,“果汁”圍繞著地月系統(tǒng)、金星兜許多圈子,這個圈子會越兜越大,“果汁”的速度也越來越快,兜到二零二九年,“果汁”才像鐵餅那樣被強力拋出,進入地球到木星的轉(zhuǎn)移軌道,在經(jīng)過兩年的旅程,于二零三一年到達木星。
“果汁”整個征途有數(shù)十億公里,一路充滿了未知風險,只要稍有差池,就有可能不知所蹤,任務完敗。我衷心祝愿并期待“果汁”能克服千難萬險,到達目的地,完成人類賦予的使命。各位怎么看,歡迎討論。
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