成功發(fā)射！歐洲探測(cè)器飛向木星，將探索木星衛(wèi)星是否適合生命棲息
歐洲木星探測(cè)器2023年4月發(fā)射，2031年7月抵達(dá)木星，將解開(kāi)五大謎團(tuán)，探討兩個(gè)核心主題：太陽(yáng)系是如何工作的？行星形成和生命出現(xiàn)的條件是什么？JUICE的核心目標(biāo)之一是確定木星的衛(wèi)星是否是可能的生命棲息地。
哈勃望遠(yuǎn)鏡2021年對(duì)木星的觀測(cè)。
4月14日，歐洲航天局成功發(fā)射木星探測(cè)器JUICE（Jupiter Icy Moons Explorer），將在未來(lái)數(shù)年后探測(cè)木星及其衛(wèi)星木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四。氣態(tài)巨行星木星已知衛(wèi)星92顆，是太陽(yáng)系中擁有最多衛(wèi)星的行星。
(相關(guān)資料圖)
為了進(jìn)入正確軌道，發(fā)射窗口只有一秒鐘。幸運(yùn)的是，直到4月底，JUICE每天都有一個(gè)這樣的一秒鐘窗口。第一個(gè)一秒鐘窗口是世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間4月13日12時(shí)15分。但由于雷電風(fēng)險(xiǎn)，JUICE任務(wù)推遲到世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間4月14日12時(shí)14分。
按照計(jì)劃，JUICE搭乘阿麗亞娜5號(hào)火箭從法屬圭亞那庫(kù)魯航天中心發(fā)射，2031年7月抵達(dá)木星。8年時(shí)間里，探測(cè)器將飛越地球和金星，彈射到木星軌道。2024年8月，探測(cè)器將開(kāi)展第一次引力輔助飛掠，借助地月引力在1.5天后飛越月球，然后飛越地球。2025年JUICE將再執(zhí)行一次引力輔助，飛越金星，2026年和2029年飛越地球，最終飛向木星。在繞木星運(yùn)行時(shí)，將飛越木星的3顆大衛(wèi)星35次，然后變道至木衛(wèi)三的軌道。
根據(jù)歐洲航天局的聲明，JUICE將監(jiān)測(cè)木星復(fù)雜的磁場(chǎng)、輻射和等離子體環(huán)境，及其與衛(wèi)星的相互作用，研究木星系統(tǒng)作為整個(gè)宇宙氣態(tài)巨行星系統(tǒng)的原型。其中，木衛(wèi)三是JUICE任務(wù)的主要科學(xué)觀測(cè)目標(biāo)，這是太陽(yáng)系中最大的衛(wèi)星，比冥王星和水星都大。
JUICE還將從遠(yuǎn)處觀察擁有400多座活火山的木衛(wèi)一，以及木星更小的衛(wèi)星，包括木衛(wèi)十六、木衛(wèi)十五、木衛(wèi)十四、木衛(wèi)五，不過(guò)這些不是JUICE任務(wù)的主要焦點(diǎn)。
歐洲航天局表示，JUICE將解開(kāi)五大謎團(tuán)，探討兩個(gè)核心主題：太陽(yáng)系是如何工作的？行星形成和生命出現(xiàn)的條件是什么？JUICE的核心目標(biāo)之一是確定木星的衛(wèi)星是否是可能的生命棲息地。以下是JUICE將優(yōu)先探索的五個(gè)領(lǐng)域：
1、木星衛(wèi)星的海洋世界是什么樣的？
木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四被認(rèn)為在冰殼下隱藏著液態(tài)海洋，這些衛(wèi)星加在一起可以容納相當(dāng)于地球海洋6倍的水。它們的海水有多深？是咸水還是淡水？咸水含量有多少？JUICE將探測(cè)它們隱藏的海洋層和冰殼，了解稀薄大氣的形成條件。
三顆衛(wèi)星的表面不同，有些衛(wèi)星上有地質(zhì)活動(dòng)的證據(jù)。JUICE將探測(cè)當(dāng)前的地質(zhì)活動(dòng)水平，探查這些衛(wèi)星在過(guò)去的活躍程度，并繪制圖像，包括它們的質(zhì)量在內(nèi)部是如何分布的、內(nèi)部如何演變、是否經(jīng)歷過(guò)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)或冰火山活動(dòng)。
2、木衛(wèi)三為何如此獨(dú)特？
在木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四中，木衛(wèi)三是太陽(yáng)系中最大的衛(wèi)星，比冥王星和水星都大，也是唯一一顆擁有固有磁場(chǎng)的衛(wèi)星。要知道，太陽(yáng)系中只有兩個(gè)固態(tài)行星能產(chǎn)生像木衛(wèi)三這樣的偶極場(chǎng)，一個(gè)是水星，另一個(gè)是地球。所以木衛(wèi)三是JUICE任務(wù)的主要科學(xué)觀測(cè)目標(biāo)。
通過(guò)觀測(cè)木衛(wèi)二和木衛(wèi)四，對(duì)木星的3顆衛(wèi)星進(jìn)行比較研究。JUICE的10套復(fù)雜儀器將測(cè)量木衛(wèi)三的旋轉(zhuǎn)方式、重力、形狀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)、磁場(chǎng)、成分，并使用雷達(dá)穿透其冰殼，深入到大約9公里處。JUICE還將調(diào)查木衛(wèi)三大氣中的水蒸氣和其他物質(zhì)。
3、木星系統(tǒng)有沒(méi)有可能的生命棲息地？
JUICE的核心目標(biāo)之一是確定木星的衛(wèi)星是否是可能的生命棲息地，因此將研究這些衛(wèi)星上的海洋、磁場(chǎng)、潮汐效應(yīng)、軌道、表面活動(dòng)、大氣和空間環(huán)境等，確定3顆衛(wèi)星上是否曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)生命所必需的條件。JUICE的高分辨率測(cè)繪將尋找生物必需和重要的元素，如碳、氧、氮、鎂、鐵。
由于冰殼下隱藏著液態(tài)海洋，這些衛(wèi)星有著令人興奮的生命前景，表征它們的宜居性將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的科學(xué)影響，遠(yuǎn)超木星系統(tǒng)本身，并將幫助我們了解整個(gè)宇宙中冰冷世界的宜居性。JUICE將揭示更多關(guān)于其他恒星周圍類似行星系的宜居性前景。
4、木星復(fù)雜的環(huán)境如何塑造了它的衛(wèi)星？
木星的磁場(chǎng)比地球磁場(chǎng)強(qiáng)20倍左右，JUICE的目標(biāo)之一是了解這顆行星復(fù)雜的磁環(huán)境，包括這種環(huán)境如何塑造木星衛(wèi)星上的環(huán)境、木星和衛(wèi)星如何相互作用。除了磁場(chǎng)和輻射，JUICE還將研究木星復(fù)雜的引力環(huán)境，以及衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)之間的關(guān)系，也就是拉普拉斯共振。木衛(wèi)三、木衛(wèi)二和木衛(wèi)一軌道的共振率是1:2:4，也就是木衛(wèi)三每環(huán)繞木星一圈，木衛(wèi)二就繞兩圈，木衛(wèi)一繞四圈。
5、典型的氣態(tài)巨行星是什么樣的？
木星系統(tǒng)不僅是太陽(yáng)系內(nèi)氣態(tài)巨行星的原型，也是許多現(xiàn)在已知的圍繞太陽(yáng)系以外恒星運(yùn)行的巨行星原型。了解木星及其衛(wèi)星的起源、歷史和演化，有助于揭示在圍繞其他恒星的類木星系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的宜居環(huán)境。
JUICE的目標(biāo)之一是了解氣態(tài)巨行星及其衛(wèi)星是如何形成和演化的。比如是什么過(guò)程驅(qū)動(dòng)了木星的天氣、化學(xué)和氣候，這些是如何隨著時(shí)間推移而在這顆典型的巨行星上發(fā)生變化的。JUICE將從軌道上探測(cè)木星在不同時(shí)間尺度上不斷變化的大氣層，探測(cè)木星大氣層的下層、中層和上層，揭示這些不同層如何連接和組成，能量、物質(zhì)和風(fēng)等如何在這些層之間垂直和水平移動(dòng)，彗星和其他小天體撞擊等外部因素如何影響木星大氣。
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