睽違 20 年,朱諾號即將從最近距離觀察太陽系最大衛星木衛三

作者 | 發布日期 2021 年 06 月 07 日 16:23 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


木衛三是太陽系最大的衛星,也是太陽系內唯一 1 顆已知擁有磁圈的衛星,但人造探測器上次拜訪它已是 20 年的事。現在,於 2016 年進入木星極軌道的朱諾號即將再次訪問這顆星球,預計美東時間 6 月 7 日下午 1 時 35 分從距木衛三地表僅 1,038 公里的高度飛越,新拍攝的照片將可與 20 年前伽利略號、40 年前航海家號的舊照片進行比較。

事實上,木衛三是一個迷人的世界,它比水星還要大,如果今天它是繞行太陽運轉而不是木星,就可能被歸類為行星。40 年前,航海家 1 號是第一個飛越並提供木星、土星及其衛星詳細相片的人造探測器,航海家 2 號隨後路過也證實了木衛三地表有 2 種明顯地形:多坑、多深溝,科學家認為木衛三的冰地殼可能正受到地殼構造活動等張力影響。

20 年前,伽利略號(Galileo)探測器是首個圍繞木星公轉、專門用來探測木星大氣的太空飛行器,在木衛二、木衛三和木衛四地面下發現了鹹水證據,還在木衛三周遭發現磁圈,NASA 描述為「帶電粒子的氣泡狀區域」;2007 年時,新視野號(New Horizons)在木星重力助推的過程中也曾快速拍攝了木衛三,但距離達 350 萬公里遠。

近年來由於成像技術進步,直接從地球研究木星比以往還容易,即使是業餘天文學家也可以輕鬆觀察木星的天氣與週期性彗星,但有關木星系統的謎團仍然存在,比如木星水的豐度、風暴深度、木星磁場起源等。

而攜帶一套齊全又靈敏儀器的朱諾號(Juno),這次將動員多項儀器以前所未見的方式觀察木衛三。已知木衛三冰殼有亮區和暗區,代表某些區域可能為純冰,其他區域則非純冰,另一方面,木衛三的地下海洋可能沒有未與底部岩石接觸,而是被包裹在兩層冰之間。

朱諾號將在接近木衛三前 3 小時開始收集數據,透過紫外線成像光譜儀(UVS)、木星極光紅外成像儀(JIRAM)、微波輻射計(MWR)深入觀察木衛三的水冰結構如何隨深度變化,獲取其成分與溫度數據。

接著,朱諾號將使用 X 波段與 Ka 波段無線電訊號進行掩星實驗,探測衛星脆弱的電離層。

此外,原本用來維持探測器正常飛行的 SRU 導航相機也被賦予任務,它將收集一組木衛三附近地區高能輻射環境的特殊圖像;高級恆星羅盤(Advanced Stellar Compass,ASC)相機則每 0.25 秒就會計算一次穿透屏蔽層的高能電子。

朱諾相機(JunoCam,JCM)也不例外加入探測行列,過去 5 年來它拍下無數美麗照片,這次它同樣負責拍下高解析度圖像,可以讓朱諾號科學團隊比較這些年來表面特徵發生哪些變化,地表隕石坑的任何變動都可以幫助我們更了解當前影響外太陽系衛星的天體數量。

雖然此次飛越歷程非常快,木衛三從出現在探測器視線內再到消失僅有 25 分鐘,朱諾相機這段時間僅能拍 5 張照片,但對科學家來說已經足夠,屆時朱諾號將以每秒 19 公里的速度越過木衛三,緊接著不到 24 小時就會執行第 33 次木星科學任務,以每秒 58 公里的速度飛越木星,這將是一趟瘋狂旅程,科學家準備好了。

(首圖來源:NASA