分享本文至 E-mail 信箱
學術引用格式
MLA
APA
EndNote(.enw)

朱諾號木星探測器發射升空

美國航太總署(NASA)的朱諾號(Juno)太空船,於臺北時間 2011 年 8 月 6 日凌晨 0:25,利用擎天神 5 號火箭(Atlas V)發射升空,之後使用太陽能做為動力,開始展開為期 5 年的木星旅程。在它 2016 年 7 月進入環繞木星的軌道後,或許可從木星身上尋找太陽系起源的線索,甚至將所知所得應用在其他恆星的行星系統中。

PIA13087_Juno

朱諾號與木星。

朱諾號名稱來源是羅馬神話故事中,住在奧林帕斯山的天神朱比特(Jupiter)之妻朱諾(Juno)。朱比特在身體周遭製造了一層薄霧,讓它在惡作劇能藏起來,一般人或神都無法看透這層薄霧,只有朱諾可以看透薄紗而瞧見朱比特(真是一物剋一物啊……)。在這個任務中,科學家期許這艘太空船也能像天后朱諾一樣看透木星(Jupiter)的本性。

朱諾號的太陽能板是 NASA 所有昇空任務中最大的,完全展開後全長約 20 公尺左右;一旦朱諾號進入太空,成功將太陽能板伸展開並調整好方向之後,就可提供太空船所需的電力。朱諾號升空後,從地球到月球(約 40 萬 2336 公里)僅需不到一天的時間,然後耗時 5 年、歷經 28 億公里的旅程才才能抵達木星。任務設計這艘太空船將以繞極方式,環繞木星至少 33 圈,預定在 2017 年 10 月完成任務;太空船上搭載了 8 種科學儀器,部分儀器能避開這顆氣體巨行星的雲層遮蔽,探索雲層下方的各種狀態,藉此研究木星的起源、結構、大氣、磁圈,探測木星是否具有固態核心等,並首度能清楚觀察木星極區的狀況。

身為太陽系最大行星的木星,擁有 4 顆比較大的伽利略衛星,以及其他較小的衛星,整個結構如同太陽系的縮影。雖然人類知道木星的存在已經久到不可考了,但人們對木星的認識仍然很膚淺。木星的化學組成類似一顆恆星,而且如果它的質量比現在大 80 倍左右,它將成為太陽系的第 2 顆恆星。朱諾號首席研究員 Scott Bolton 表示:「木星如同太陽系的羅賽塔石(Rosetta Stone),它是迄今太陽系中最老的行星,含有的物質比太陽系中其他行星、小行星和彗星全部加起來還多,所以它必定可以告訴我們更多的太陽系歷史,甚至人類起源的故事。朱諾號正在啟程前往木星,聆聽木星想說的話。」

科學任務之外

除了嚴肅的科學任務之外,朱諾號上還搭載了 3 個小小的樂高積木人偶,高僅 1.5吋(~3.8公分),分別代表天文學家伽利略(Galileo Galilei),以及羅馬神祇中的天神朱比特和天后朱諾。這是由 NASA 和樂高積木集團共同策劃的朱諾號教育推廣計畫,希望能激起孩童探索科學、技術、工程和數學的興趣。

lego20110803b-full

朱諾號上的三個樂高人偶,天文學家伽利略(左),以及羅馬神祇中的天神朱比特(右)和天后朱諾(中)/樂高

在羅馬神話故事中,朱諾手持一把放大鏡,彰顯她審視事實的神性;而朱比特則手持一支閃電做成的箭,如同天神的權杖。這兩個人偶,很明確地表現了朱諾號的命名源由。至於第3個人偶伽利略,是因他在望遠鏡發明後,利用望遠鏡觀察星空,對天文研究與發展有眾多重要貢獻,其中包括 1610 年時發現木星 4 個最大的衛星─—木衛一(Io 埃歐)、木衛二(Europa 歐羅巴)、木衛三(Ganymede 加尼米德)、木衛四(Callisto 卡利斯多),因此後人稱這 4 顆衛星是伽利略衛星(Galilean moons),所以囉,這個小小伽利略人偶,就是一手捧著木星模型,另一手拿著一支望遠鏡喔!(超可愛的,好想買啊……)

在朱諾號上另有一塊銘板,記載著伽利略的自畫像與其 1610 年時親手寫下的木星觀測紀錄,正式藉此紀念伽利略在木星研究上的貢獻。這塊銘板由義大利太空局( Italian Space Agency)提供,寬 2.8 吋、高 2 吋(71mm×51mm),由航空用的鋁板製成,重約 6 公克。這塊銘板以太空船等級的環氧樹脂(epoxy)固定在朱諾號的推進裝置艙(propulsion bay)中。

577241main_galileo-43_946-710

朱諾號上另有一塊銘板,記載著伽利略的自畫像與其 1610 年時親手寫下的木星觀測紀錄。

銘板上的這段觀測記錄意思是:「在 11 號晚上記錄到的樣子是—,最靠近木星的一顆星只有其他幾顆的一半大小,而且非常靠近其他幾顆,所以前幾晚觀察到的 3 顆星看來在同一側且幾乎等距離。所以,這是木星周圍有三顆看不見的星星繞它運動的證據,直到現在才能被大家看到。」(原文:On the 11th it was in this formation — and the star closest to Jupiter was half the size than the other and very close to the other so that during the previous nights all of the three observed stars looked of the same dimension and among them equally afar; so that it is evident that around Jupiter there are three moving stars invisible till this time to everyone.)

木星的基本介紹

關於木星

現行太陽系形成理論認為最初是從一團巨大的氣體塵埃雲氣,即所謂的「太陽星雲」,逐漸向內收縮而形成原始太陽。與太陽類似,木星也絕大部分由氫與氦所組成所以它形成的時間必定很早,才能擷取與太陽類似的物質而形成。然而,科學家仍不清楚木星是如何形成,究竟是先有碩大的核心後藉其重力捕捉其他氣體,還是剛好處在星雲不穩定的塌縮區而觸發行星形成?

更重要的是:在行星形成過程中,冰微行星(icy planetesimal)或小型原行星(proto-planet)的組成成分和角色似乎處在個微妙的平衡狀態下,而從這些微行星中又逐漸發展出地球和其他類地行星。而冰微行星可能是水和碳化合物等生命基礎物質的「貨物艙」,最後將貨物運載到地球,讓地球成為有水有生命的世界。

與地球不同,木星龐大的質量讓它可以保有原始組成,因此科學家可藉之研究太陽系的歷史。朱諾號將測量木星大氣中的水和氨等化合物的含量,並測定木星是否具有固態核心。此外,藉由測量木星的重力場和磁場,則可呈現木星內部結構,推估核心的質量。從這些因子,或許可以直接解決木星起源甚至是太陽系起源的問題。

木星大氣

木星表面明暗相間的條紋是它的特色,但這些彩色的區(zone)、帶(belt)或風暴渦流等其他特徵到底向下延伸得多深,是木星研究最重要的基本問題。即使1995年的伽利略號太空船(Galileo probe),也僅潛入深約0.2%的大氣表層,所獲不多。由於設計上,朱諾號距離雲頂僅約 5000 公里而已,是所有木星太空任務中、最接近木星的一次,而且繞極方式的運動也可讓偵測範圍涵蓋木星全球,因此朱諾號將會設法測定木星全球結構,以及雲頂下方的大氣運動,盡可能大氣深處的組成、溫度、雲系和運動模式的變化等現出來。

磁圈(Magnetosphere)

在木星大氣深處,在強大氣體壓力作用下,氫氣會被壓縮成流體狀態,稱為「液態金屬氫(liquid metallic hydrogen)」,換言之,氫的行為像是會導電的金屬一樣,科學家相信這就是木星強烈磁場的來源。當帶電粒子進入木星大氣時,將受如此強大的磁場環境影響而製造出太陽系中最亮的極光。由於朱諾號是以繞極方式環繞木星,因此可直接取得木星兩極的帶電粒子樣本以及磁場狀態,同時以紫外輻射波段觀察木星極光。這些研究調查將大大改善我們對木星極光的瞭解,甚至應用到其他具有較強磁場環境的類似天體上,例如年輕恆星及其擁有的行星系統上。


資料來源:KLC

文轉載自網路天文館

2017 年泛知識節 早腦人必搶的早鳥優惠開跑啦!

「3 大領域 x 150 場分享、體驗、工作坊 x 200 個意見領袖 x 1000 個參與者」2017 年兩岸三地最大知識饗宴 – “泛・知識節" 早鳥票開賣啦!

由泛科知識旗下 PanSci 科學新聞網、 娛樂重擊 Punchline、PanX 泛科技新聞網聯合超強協力夥伴,邀你在兩天內火拼知識,替自己的大腦做個版本升級。11月 11&12 日到泛.知識節直搗知識核心,挑戰與創造未知 ∞ 種可能!手腳迅速,眼光精準的早腦人如你,還不速速搶下早鳥優惠及獨家周邊商品!(購票還贈 TAAZE 讀冊生活折價卷)

>>早鳥優惠只到 10/27<<

關於作者

臺北天文館

臺北市立天文科學教育館是國內最大的天文社教機構,我們以推廣天文教育為職志,做為天文知識和大眾間的橋梁,期盼和大家一起分享天文的樂趣!