木星卫星成为美国宇航局朱诺号宇宙飞船的科学研究中心

这次聚焦于木星的任务将为我们研究冰卫星提供新视野

图 1 2022年9月29号美国宇航局朱诺号在距离卫星表面945英里（1500公里）时拍摄到的木卫二

2016年美国宇航局朱诺号例行测试时，发现部分引擎没有按照预期工作。该航天器在2016年6月抵达木星，每53天绕该气体星球一次，如果加速，运行周期将缩短至14天。考虑到引擎问题，朱诺号团队决定不冒险改变，让航天器保持在更长、更宽的轨道上。朱诺号圆满完成任务获得了额外的42次环星飞行，可以近距离拍摄木星卫星。圣安东尼奥西南研究所的行星科学家，朱诺号任务的首席研究员斯科特•博尔顿，在12月14日星期三的美国地理科学联盟的秋季周会上表示，我们非常幸运能够进行拓展任务，让朱诺号近距离接触卫星。

朱诺号对木星及其卫星的观测带来了新的见解，为后期卫星探索任务奠定了基础。其中一项是欧洲航天局的冰卫星探索计划（JUICE），采用了朱诺号拍摄的木卫三（加尼米德）图片，结合1979年旅行者号传回的数据和90年代及20世纪伽利略任务收集的信息，绘制了木卫三的详细地图。博尔顿指出，地图展示了令人惊叹的冰卫星表面，平滑的明亮地带和沟壑纵横的黑暗地带塑造了多样的表面形貌。它有着线性地貌，可能由构造运动形成的，也有着明亮的白色斑点区域，或许是陨石坑正在产生新鲜的冰层。

朱诺号借助微波传感器研究木卫三和另一个冰卫星-木卫二，窥探它们有趣的表层下正在发生着什么。木卫三的表层地貌不同，使其下方区域存在冷热差异，而且微波数据显示木卫三的温度比此前测量结果更低，这与其高的热反射能力有关。这种反射效应在木卫二上更加明显，朱诺号可以使用携带的导航相机，捕获行星周围的弱光，描绘出木卫二的夜间图像。博尔顿说到，使用我们的传感器可以看到卫星被照亮的一面，这是具有创新意义的。就像地球反射太阳光照射在月球表面一样，木星的光芒模糊地投射在木卫二表面。

图 2 “朱诺号”拍摄的迄今为止距离木星最近的一张照片，展示了寒冰覆盖的“发光[1]”木卫二

朱诺号还有机会探索木卫三上的磁场，木卫三是太阳系已知卫星中唯一一个有自生磁场的。朱诺号数据显示木星和木卫三的磁场存在连接和断联，释放出大量紫外辐射。西南研究所的行星科学家托马斯•格力塔在新闻发布会中指出，通过紫外线观察，可以看到木星和木卫三联结的整个磁场的几何形状（图三）。

图 3 木卫三（蓝色）和木星（橙色）磁场间交互作用的描绘

毋庸置疑，朱诺号主摄像头在飞行过程中付出了努力。朱诺号的共研究者之一，早先从事旅行者号的图像研究，行星科学所的专家坎迪斯•汉森说到，朱诺号拍摄到的令人惊叹的图片中揭露了那些“隐藏在众目睽睽”下的细节，比如此前旅行者号拍摄的照片。

朱诺号拍摄到高质量的木卫三照片，包含着类似火山口的地形。它也拍摄到木卫二表面的新照片，与其他卫星的斑驳表面相比，木卫二表面光滑、陨石坑覆盖较少，意味着它形成时间晚，这与之前的数据一致。当然，拍摄的图像少不了木星本身，最新的图像展示了包括北部气旋在内的木星湍流云层，如同梵高笔下蓝色夜空中旋转的灰绿色和淡黄色漩涡。

博尔顿指出，这次任务使科学家们第一次看到“火山卫星”木卫一的两极，在7月5日拍摄的红外图像中呈现了许多发光热点（图4），出现在两极点的热点数量高于赤道区域，这一结果令科学家们震惊。同年12月15日星期四，朱诺号再一次飞越木卫一，拍摄了距离木卫一最近的照片。

图 4 朱诺号在2022年7月拍摄的木卫一红外照片

虽然朱诺号获得了扩展任务，但它的在轨时间不会太长，随后的几年间，木星和卫星的辐射将会不断侵蚀它。即使这种情况不会发生，朱诺号最终将燃料耗尽，再也不能返回地球和输送数据。博尔顿表示，团队最初设计想法就是让朱诺号撞上木星，保护如木卫二等的潜在宜居卫星。从目前的运行轨迹看，朱诺号会飞行到木星范围内，在厚厚的大气层中燃烧殆尽。他补充说，这种不干涉的方法尚在官方批准中，但这的确是目前最简单的处理方式。

后期的任务如2023年4月欧洲航天局的JUICE，2024年10月NASA发射的欧罗巴快船，将建立在朱诺号的基础上。例如，朱诺号未能观测到木卫二上的水羽流，这可能使科学家们探究隐藏在冰层下的全球海洋，卫星的揭秘任务仍在继续。博尔顿表示，JUICE团队已经在使用朱诺号传回的数据，包括绘制了木卫三的地图，该团队正致力于研究图片和传感器背后隐藏的东西，意味着他们不断以更高精度深耕者我们早先观察到的信息，制定着新的探测计划。

注：[1]木星是太阳系中体积和质量最大的行星，而且拥有极其强大的磁场。木卫二在围绕木星旋转的同时，也遭受着木星强烈的辐射。木星喷射出一些高能粒子后，木卫二因为没有大气层和磁场的保护，表面含盐冰层与高能粒子作用后达到激发态产生荧光。