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光学博览
美国“朱诺号”木星探测器获重大发现

“朱诺相机”传回木星极地附近图像。


图示为“朱诺相机”拍摄的木星极地的图像。美国“朱诺号”木星探测器搭载的“朱诺相机”拍摄到了木星南极的惊人画面。“朱诺号”在距离木星表面52000公里处拍摄到了一个直径达1000公里的巨型气旋。科学家们将“朱诺相机”在三个独立轨道上拍摄到的多张图像进行处理后,得到了木星表面在太阳光照下的色彩增强球面投影图像。图片提供:美国宇航局/加州理工学院喷气推进实验室/美国西南研究院/美国宇宙目标监视系统/Betsy Asher Hall/Gervasio Robles。

NASA发射的“朱诺号”木星探测器搭载的可见光、紫外和红外传感器拍摄到了一系列惊人的图像,这些图像能够帮助科学家了解更多关于木星的秘密。

“朱诺号”木星探测器于2011年8月发射升空,在飞行大约五年后抵达木星轨道,目前已经飞入了木星直径四千五百公里的大气层中。

“朱诺相机”等仪器收集的数据,已被40多篇期刊论文所引用。

重新认识木星

美国宇航局西南研究所(SwRI)的“朱诺号”首席科学家Scott Bolton说:“我们知道,木星会给我们准备一些意想不到的发现。现在‘朱诺号’到达了那里,却发现木星给我们准备的不只是意外,还有更大的惊喜。那里发生了太多让我们未曾预料的事情,以至于我们必须后退一步,重新认识木星。”

美国宇航局表示,“朱诺相机”拍摄的照片向此前人们对木星的种种假设提出了挑战,这些照片首次对木星的两极进行了特写。

这些照片显示,木星的南北两极都覆盖着体积如地球般大小的风暴气旋,密密麻麻地堆积在一起,彼此之间不断摩擦。Bolton补充说:“这些气旋是如何形成的、气旋排布的稳定性、木星南北两极的巨大差异等诸多问题都让我们困惑不已。”

“朱诺号”上还搭载了紫外与红外成像仪和光谱仪、用于大气环境探测的六波长微波辐射计以及用于监测木星周围带电粒子、重力和磁场的多种非光学设备。

“朱诺相机”的CCD传感器由美国TrueSense Imaging公司(现在的安森美半导体公司)提供,携带有红光、绿光、蓝光和890nm甲烷滤光片。

美国宇航局的研究团队在《科学》杂志上发表的综述中写道:“‘朱诺相机’所拍摄的图像细节十分丰富,远远超过了以往的航天器,这是因为它们的轨道接近木星的赤道平面,而‘朱诺号’的轨道更低并且掠过了木星极点。在这以前,只有先驱者11号曾拍摄到了木星北极的非倾斜图像,但这次‘朱诺号’拍摄照片时的轨道高度仅有它的十分之一。”

紫外和红外光谱仪

在这组引人注目的木星照片中,“朱诺号”搭载的紫外和红外光谱仪从木星极点上方拍摄到了木星南北两极的高分辨率光谱图像。

美国宇航局的研究团队报道说:“红外极光与紫外极光一样,在木星的黄昏侧更厚、黎明侧更薄。这一发现有助于分辨木卫一和木卫三对木星大气的影响。”

他们补充说:“尽管对木星的许多观测都能够在地球上进行,但‘朱诺号’的观测似乎表明木星上的极光产生过程和电离层——磁层的相互作用与我们曾经的认识相悖。”

由意大利国家天体物理研究所研发、意大利航天局资助的木星红外极光绘图仪(JIRAM)能够拍摄到波长为3.4μm的木星极光图像,这一波长与受激氢离子在木星极点区域发射的光线波长相匹配。

美国宇航局解释说,木星大气中的甲烷会吸收相同波长的光线,使得极光背后的大气变暗。因此在宇宙的黑暗背景下,木星的极光会更明显。

红外光谱仪能够确定含水云层是如何在木星大气内循环的,并探测云中的水分含量,以及通过测量甲烷、水、氨和磷化氢的吸收光谱得到木星的大气成分。

“朱诺号”搭载的紫外成像光谱仪(UVS)在68~210nm的极紫外光和远紫外光波长范围内工作。美国西南研究院和比利时科学政策办公室共同负责提供这台仪器。

对于科学家们来说,他们很快就能获得下一组观测结果:每隔53天,“朱诺号”就会贴近木星飞越一次。下一次飞越发生在7月11日,它将从整个太阳系中的标志性结构——木星大红斑上空直接飞过。


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