□ 本刊記者 何紹改

木星是太陽系八大行星中最大的一顆行星，早就被天文學(xué)家所關(guān)注，上世紀(jì)70年代之后已多次發(fā)射探測器對它進(jìn)行探測。

據(jù)稱，2011年8月，美國將再次向木星發(fā)射一個探測器。這將進(jìn)一步引起人們對這顆巨行星的關(guān)注和探究。

木星的王者之尊

木星在中國古代被稱為歲星，在古羅馬被稱為朱比特，是眾神之神，相當(dāng)于古希臘神話中的宙斯。

木星離太陽的平均距離為7.78億公里，是地球離太陽的5倍，離地球的最近距離約6億公里。按八大行星離太陽的距離由近及遠(yuǎn)排序，木星排第五。

木星在一個橢圓軌道上圍繞太陽運行，軌道的近日點比遠(yuǎn)日點離太陽近7480萬公里。木星繞太陽一圈的時間約12年，赤道部分自轉(zhuǎn)一周只需9小時50分30秒, 是太陽系自轉(zhuǎn)最快的行星。

木星是一顆液態(tài)行星，沒有固體表面，其赤道半徑為7.14萬公里，為地球的11.2倍；質(zhì)量是太陽系所有其他行星總質(zhì)量的兩倍半，是地球的318倍，體積是地球的1321倍。

木星內(nèi)部有木星核與木星幔。木星核是固體,主要由鐵和硅構(gòu)成，相當(dāng)于10－15個地球的質(zhì)量，其溫度可達(dá)3萬攝氏度。木星幔主要由氫和氦組成。木星的表面溫度一般只有零下148攝氏度左右。

木星有濃密的大氣層，主要成分是氫，占80%以上；其次是氦，約占18%；其余還有甲烷、氨、碳、氧和水汽等，總含量不足1%。大氣中充滿稠密活躍的云系，各種顏色的云層像波浪一樣激烈翻騰，時有閃電和雷暴。

木星云層中最壯觀的是大紅斑。1610年，伽利略就發(fā)現(xiàn)木星上有一個大紅斑，位于木星赤道南側(cè)。400年來，大紅斑的形狀幾乎沒變，從東到西有4萬公里，從北到南有1．3萬公里，面積約4．5億平方公里，可以吞沒3個地球。

木星內(nèi)部有熱源，所釋放的能量是從太陽所獲得能量的兩倍。太陽之所以不斷放射出大量的光和熱，是因為其內(nèi)部不斷進(jìn)行核聚變反應(yīng)。木星是一個巨大的液態(tài)氫星球，本身具備了無法比擬的天然核燃料，還具備了相當(dāng)高的溫度和壓力，只是體積只有太陽的千分之一，還不能像太陽那樣發(fā)生核聚變反應(yīng)。

木星有較強(qiáng)的磁場，表面磁場強(qiáng)度是地球的14倍。和地球一樣，木星磁場也是偶極的，但正磁極指的是南極，與地球正好相反。由于木星磁場與太陽風(fēng)的相互作用形成木星的磁層，在距離木星140萬-700萬公里之間的巨大空間都是木星的磁層。

木星的衛(wèi)星之眾

在太陽系八大行星中，木星不僅體積、質(zhì)量有王者之尊，其衛(wèi)星群也相當(dāng)可觀。到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)木星的衛(wèi)星多達(dá)63個，是太陽系所有行星中衛(wèi)星數(shù)量最多的。

最先用天文望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)木星衛(wèi)星的是伽利略。他在1610年前后用自制的天文望遠(yuǎn)鏡陸續(xù)發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四等四個木星衛(wèi)星，這四個衛(wèi)星被稱為伽利略衛(wèi)星。

木星衛(wèi)星的大小差別很大，有的半徑達(dá)2000多公里，有的半徑只有十幾公里甚至幾公里。不過，目前發(fā)現(xiàn)的所有衛(wèi)星都與木星不一樣，都是固體的。眾多的衛(wèi)星中有規(guī)則衛(wèi)星，也有不規(guī)則衛(wèi)星，有順行衛(wèi)星，也有逆行衛(wèi)星。

木衛(wèi)一是離木星最近的一個衛(wèi)星，直徑約3640公里，密度和大小都類似月球，但顏色特別鮮紅，比火星還紅，其最突出的特色是存在頻繁的火山活動，目前已發(fā)現(xiàn)數(shù)百座火山，最大的有八九座。有的火山噴發(fā)的高度達(dá)70-300公里，噴發(fā)速度平均每秒1000米，比地球火山爆發(fā)的強(qiáng)度還大。

木衛(wèi)二的體積比月球小一些，但密度和月球差不多，表面非常光滑。其最引人關(guān)注的是在表面可能覆蓋著一層約50公里深的海洋，海洋上面又覆蓋著一層約5公里厚的冰層，這些水相當(dāng)于地球水的3倍，海洋中可能存在類似海豚一樣的生命。木衛(wèi)二是太陽系除地球外可能有大量水與生命存在的星球。

木衛(wèi)三是木星的最大一個衛(wèi)星，也是太陽系里最大一個衛(wèi)星，其直徑達(dá)5362公里，體積比水星還大，與火星差不多。木衛(wèi)三表面呈黃色，可分為蓋滿冰層的明亮區(qū)和冰上堆積著巖質(zhì)灰塵的黑暗區(qū)，并有幾處橫向錯開的斷層、互相平形的山脊與深溝，還有線狀地形。這些線狀地形互相重疊，顯示出形成的年代不同。木衛(wèi)三可能發(fā)生過類似地球的板塊活動。

木星系被稱為小太陽系，其起源和演化與太陽系相似，堪稱太陽系巨行星的“原始模型”。探測木星對研究太陽系的形成和發(fā)展具有重要意義。

木星探測之旅

用探測器對木星進(jìn)行探測是從上世紀(jì)70年代開始的，到目前為止，已發(fā)射6個探測器，其中5個是采用行星際漫游方式進(jìn)行探測，一個是專用木星探測器。

最早對木星進(jìn)行漫游式探測的是美國在1972年3月發(fā)射的“先驅(qū)者10號”探測器。這個探測器1973年12月與木星會合，探測到木星規(guī)模宏大的磁層，發(fā)現(xiàn)木星主要由液體和氣體構(gòu)成，傳回300多幅木星云層和木星衛(wèi)星的彩色圖像。

美國在1973年4月發(fā)射的“先驅(qū)者11號”探測器，1974年12月到達(dá)木星，在離木星只有4.2萬公里地方進(jìn)行了探測，送回有關(guān)木星磁場、輻射帶、重力、溫度、大氣結(jié)構(gòu)以及4大衛(wèi)星的大量信息，并飛越在地球上難以觀測的木星北極地帶。

從左至右依次為：木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三、木衛(wèi)四

1977年8月和9月，美國又相繼發(fā)射了兩個“旅行者號”探測器?！奥眯姓?號”于1979年3月飛臨木星，探測了木星、4個伽利略衛(wèi)星以及木衛(wèi)五?！奥眯姓?號”在1979年7月飛臨木星，拍攝到了木星大紅斑照片，新發(fā)現(xiàn)了幾個木星的衛(wèi)星。

對木星探測最為成功的是“伽利略號”探測器。這個探測器是1989年10月由美國“亞特蘭蒂斯號”航天飛機(jī)施放的，是世界上第一個木星專用探測器，也是迄今為止世界上技術(shù)最為先進(jìn)的行星際探測器，由美國和德國聯(lián)合發(fā)射。

“伽利略號”木星探測器的主要使命：一是探測木星的大氣層，包括化學(xué)組成、同位素比例、垂直結(jié)構(gòu)的輪廓圖；大氣層溫度、壓力輪廓圖；木星云層的位置和結(jié)構(gòu)；大氣輻射能的平衡；木星閃電的出現(xiàn)頻率及特征等。二是木星的衛(wèi)星情況，提供木星系形成與演化的研究資料。三是了解木星磁層結(jié)構(gòu)特征。

“伽利略號”探測器由軌道器和大氣探測器兩部分組成。探測器的軌道器在1995年7月到達(dá)木星軌道前150天，放出大氣探測器。大氣探測器以每秒48公里的速度進(jìn)入木星大氣層，表面壓力高達(dá)14個大氣壓，表面溫度高達(dá)780攝氏度。在打開降落傘徐徐下降的過程中展開了多種測量。隨著高度的下降，大氣壓力和氣溫越來越高，最后高達(dá)20個大氣壓，球形探測器被大氣壓垮，探測被迫終止，整個工作歷時1小時，進(jìn)入木星大氣層深處探測了大氣中的成分和物理特性。

軌道器則沿著木星橢圓軌道執(zhí)行探測任務(wù)。原定約2年的使命，但先后延長3次。從1995年12月飛抵環(huán)木星軌道，到2003年9月受控墜入木星大氣層，先后展開了7年多時間的探測，創(chuàng)造了多項記錄：繞木星運行35周，與木星主要衛(wèi)星相遇35次，發(fā)回包括1.4萬張照片在內(nèi)的3萬兆比特數(shù)據(jù)，第一次從軌道上對木星系統(tǒng)進(jìn)行了完整的探測，第一次對木星大氣進(jìn)行了直接測量，第一次發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)二可能有海水與生命的證據(jù)，還第一次拍攝到一顆彗星猛烈撞擊木星的壯觀情景。

木星探測的未來

美國正籌備在2011年8月發(fā)射一個新型的木星探測器“朱諾號”，預(yù)計在2016年飛抵繞木星運行的軌道。設(shè)計將一個空間探測器置于木星極軌上，主要研究木星的巖石核、大氣層、磁層及兩極磁氣圈。

美國還在研制一種可長時間在軌運行的新型核動力探測器——“木星冰衛(wèi)軌道器”，命名為“普羅米修斯號”，主要探測木衛(wèi)二、三、四等，發(fā)射時間大約在2012年之后。美國還在研究以群狼探測戰(zhàn)術(shù)探測木衛(wèi)二。美國計劃建造一大批尺寸相當(dāng)于硬幣、厚度相當(dāng)于紙板的微型探測器，編隊發(fā)射到木衛(wèi)二上進(jìn)行探測。

歐空間也正與美國共同實施“木衛(wèi)二-木星系任務(wù)”。俄羅斯也計劃加入探測木衛(wèi)二的行列。俄羅斯準(zhǔn)備參與歐空局2015-2025年的一項木星探測計劃，集中探測木衛(wèi)二上的海水和生命。