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岩流，並揭示了熱量如何像宇宙輻射器一樣在其表面流動。同時，朱諾號的無線電訊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。

朱諾相機是美國太空總署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，從距離木星雲層頂部約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，影像處理：Jackie Branc (CC BY)

美國國家航空暨太空總署（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。透過觀察木星濃密雲層下方和木衛一表面深處，科學家們建構了一個更詳細的模型，用於描述環繞木星北極的快速移動急流。同時，他們也取得了一項開創性成果：繪製了木衛一地下溫度圖，揭示了其內部結構和持續火山活動的重要線索。

這項研究結果已於4 月29 日在維也納舉行的歐洲地球科學聯盟大會記者會上發表。

「木星的一切都很極端。這顆行星擁有比澳洲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，」聖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複雜系統的新區域，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太空總署朱諾號探測器上JIRAM儀器的數據製作，展示了2024年12月27日飛掠木衛一（Io）時，其南極區域的情況。亮點是由於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後形成的。圖片來源：NASA/ JPL /SwRI/ASI – JIRAM團隊（上午）

儘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，並將其與木星紅外線極光測繪儀（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不同儀器的差異化數據結合起來，看看能從中發現什麼，」美國太空總署南加州噴射推進實驗室的朱諾號科學家香農·布朗說。 「當我們將MWR數據與JIRAM的紅外線圖像結合時，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岩漿的證據。在每個經緯度上，都有冷卻的熔岩流。”

這張合成影像是根據美國太空總署朱諾號探測器上JIRAM儀器於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，這些風暴是持久特徵。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岩。這結果或許有助於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、熔岩場和地下熔岩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。”

僅從JIRAM 數據來看，研究團隊還發現，木衛一歷史上最劇烈的噴發（首次由紅外線成像儀在2024 年12 月27 日朱諾號飛掠木衛一時發現）直到3 月2 日仍在噴湧熔岩和火山灰。朱諾號任務科學家認為，它仍然活躍，預計5 月6 日將進行更多觀測，屆時這艘太陽能太空船將在距離木衛一約55300 英里（89,000 公里）的地方飛掠這顆熾熱的衛星。

這幅插圖描繪了美國太空總署的朱諾號太空船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，無線電訊號從地球傳輸到朱諾號，然後再返回，在旅程的兩段中都會穿過木星大氣層。由於行星的大氣層會使無線電波彎曲，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資訊。

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）。

團隊最近的研究成果也聚焦於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，木星的颶風僅限於極地地區。

透過追蹤氣旋在多個軌道上的運動，科學家觀察到，由於一種名為「β漂移」（科氏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，以及兩極附近科氏力的減弱。此外，木星的氣旋在接近極地時會聚集在一起，並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盪，並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於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於它的軌道不斷變化，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。 「在擴展任務中，這意味著我們將繼續探索以前沒有太空船去過的地方，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。”

朱諾號是美國太空總署（NASA）的太空船，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射推進實驗室（JPL，隸屬於加州理工學院，位於加利福尼亞州帕薩迪納）管理，首席研究員是德克薩斯州聖安東尼奧市西南研究所的斯科特·博爾頓。

朱諾號是美國太空總署新前沿計畫的一部分，該計畫支援高優先級的太陽系探索任務，由位於阿拉巴馬州亨茨維爾的美國太空總署馬歇爾太空飛行中心為位於華盛頓特區的科學任務理事會管理。

該航天器本身由位於丹佛的洛克希德·馬丁航天公司建造並運營。朱諾號的尖端科學儀器套件中包括由義大利航太局資助的木星紅外線極光測繪儀（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，同時也承受了太陽系中最嚴酷的輻射條件。

編譯自/ ScitechDaily