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人類探測器為何不登陸木星?不是不愿意登陸,而是登陸不了
2023/10/04

數千年來,人類一直在努力了解太陽系的奧秘。 古人通過觀測天體的運行軌跡,逐漸發現了五顆行星:金木水火土。這些天體以各自獨特的軌道環繞太陽運行,給人類帶來無盡的想象和思考。如今,我們的知識和技術已經取得了巨大的進步,人類的探索之路更加廣闊而充滿挑戰。

自從人類首次踏上月球的那一刻起,我們對月球的興趣和研究就沒有停止過。 月球表面的地貌、成分以及可能隱藏的寶藏,一直都是太空探險家們關注的焦點。除了科學探索,月球也成為了人類未來太空探索和殖民的潛在基地。這個灰色的衛星見證了人類勇往直前的進取精神。

然而,太陽系的奧秘遠不止于此。我們的目光逐漸延伸到了火星,這顆紅色行星被認為是人類未來的第二個家園。 火星上的地質特征、大氣層成分以及水資源的存在與否,都成為了科學家們的關注點。

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為了揭開這個神秘星球的面紗,人類已經派遣了多次探測任務,并計劃在不久的將來送人類登陸火星。這將是人類歷史上的又一重大里程碑。

然而人類探測器卻從未登陸木星,甚至在未來也沒有登陸木星的打算,這是為什麼呢?

青色的星球

木星是太陽系中距離太陽第五近的行星,也是體積最大的行星。它的巨大體積和明亮度使其在人類觀測中引起了廣泛的興趣和驚嘆。早在太空探測器和現代科學之前,人們就對木星有所了解。古代羅馬人將這顆行星以主神朱庇特的名字命名,而古代中國則稱之為歲星。 司馬遷在西漢時期的觀察中發現木星呈現青色,根據五行學說的原理,青色代表木屬性,于是人們又將其稱為木星。在道教中,木星被視為福星,自古以來一直具有吉祥的象征意義。

木星是太陽系中距離太陽第五近的行星,也是太陽系中體積最大的行星,它的體積是地球的1,321倍。它的質量約為1.898×10^27千克,相當于太陽質量的約1/1048,是太陽系其他行星質量總和的約2.5倍。 由于木星強大的引力,使得它周圍聚集了很多衛星。截至2023年2月,科學家們已經發現了93顆木星衛星,這在太陽系里是最多的。

由于木星質量巨大,它的引力場非常強大能夠吸引和捕獲小天體,影響彗星和其他小天體的運動,導致它們改變軌道或墜入木星大氣層。 歷史上曾發生多次「彗木相撞」事件,比如1994年發生的蘇梅克-列維9號彗星撞擊木星事件,從地球的角度來說,木星其實幫我們擋了很多彗星的襲擊。

木星的云帶中偶爾會出現一個巨大的風暴,被稱為大紅斑。

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大紅斑是一個直徑約為幾萬公里的旋渦狀風暴,以逆時針方向自轉,中心還有一個核心。大紅斑可以持續數小時甚至數個世紀。

另外,木星的大氣中還出現了被稱為「鉆石雨」的奇特現象。 因為木星的大氣中存在大量的碳元素,當這些碳元素遭遇高壓和高溫時,會形成像鉆石一樣的結晶,從而形成「鉆石雨」。這種現象是科學家在對木星的觀測中發現的,但目前對其具體機理還沒有完全理解。但有人根據這一特性,已經想到一條發財路:若是能去木星撿鉆石,那豈不是能輕松發大財?然而事實上這是不可能的。

氣態巨行星

木星是一顆氣態巨行星,其主要成分主要由氫和氦組成。 氫是木星最豐富的元素,約占其質量的75%左右,而氦占據了大約24%左右。除了氫和氦之外,木星還含有少量的其他氣體,如甲烷、氨、水蒸氣。

木星最外層是太陽系最厚的大氣層,其厚度超過5000公里。木星的大氣層主要由氫和氦組成,占據其高層大氣的99%,而其他一些化合物占據了剩下的1%。 木星的氫氦比例非常接近太陽系原始星云的理論組成,與土星堪稱是雙胞胎,因為它們的結構非常相似。木星的大氣層包括云層和大氣環流。云層主要由氨、甲烷和其他化合物形成,形成了木星表面可見的特征,如彩色條紋和風暴。

在大氣層下面并沒有固體的表面,而是在高溫高壓環境下形成的液態氫。只有在木星的核心處,才有鐵和硅組成的石質內核。 這意味著探測器根本無法降落在木星上,因為它根本不存在固態表面,沒有一個關鍵的「落腳地」。而事實上,探測器甚至根本沒法落在它的液體層上。

強大的磁場

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木星的行星環相較于土星的環來說較為微弱且難以觀察。木星的行星環由一些高能帶電粒子組成,形狀類似于一個薄圓盤。 行星環的厚度約為30公里,寬度約為9,400公里。其中外環較為明顯,而內環則幾乎完全深入到木星的大氣層中。木星的行星環主要由灰塵、巖石和冰粒子組成。這些粒子可能是由木衛二衛星(伊歐、歐羅巴、甘尼美德和卡利斯托)的撞擊或彗星的物質釋放形成的。相較于土星的壯麗環系,木星的行星環相對較暗淡且不太顯眼。

除了行星環,木星還擁有一個強大的磁場 。木星的磁場是太陽系中最強大的之一,約為地球磁場的20,000倍。這個強大的磁場與太陽風相互作用,形成了輻射帶。輻射帶中充滿了高能電子和離子,它們受到磁場的引導,沿著磁場線在木星的磁場區域內運動。這些帶電粒子的運動會產生強烈的輻射,使得輻射帶成為對太空探測器有潛在危險的區域。

這使得人類發射的大部分探測器都只敢在它的外圍進行觀測,包括早期發射的先驅者號和旅行者號,以及現在還在木星軌道上的朱諾號,然而伽利略號是個例外。

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向死亡進發

伽利略號于1989年升空,是美國宇航局最成功的探測器之一。它繞著木星飛行了34圈,主要探測木星和四顆伽利略衛星。 它的觀測顯示,歐羅巴(木衛二)的表面覆蓋著一層冰殼,下方可能存在液態水海洋。這些觀測結果支持了對歐羅巴潛在海洋存在的假設,并引發了關于該衛星是否具備適宜生命存在條件的討論。

2003年,伽利略號的燃料即將用盡。為了斷絕它墜毀在木衛二上的可能,NASA的科學家決定將其提前毀滅。如何毀滅呢?近在咫尺的木星提供了最好的選擇。一直以來科學家們都只是根據現狀推測木星的結構,對其大氣層的真實情況并沒有得到驗證。NASA正好借此機會,讓伽利略號幫人類探測探測。

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9月21日,伽利略號在首席科學家的指令下向死亡進發,它以每小時17萬公里的速度墜向木星的大氣層。木星上空洶涌的高輻射的「粒子海洋」使得探測器大量儀器受損,但它沒有停止反而義無反顧,并且頑強地傳回了木星大氣層的關鍵數據。 最后它與木星大氣層摩擦形成了相當于2倍太陽表面溫度的高溫和強大氣壓,這瞬間摧毀了它。而它失去聯系的那一刻比預期的早2小時36分鐘,這意味著木星的大氣環境比預期的更惡劣。以現在的科技水平,人類的探測器根本無法穿越木星的大氣層,就更別提接觸到液體層了。

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