本次讲座由航天城(Cité de l'espace)主办，邀请到了来自 NASA【1】的 Scott Bolton 和来自 ESA【2】的 Olivier Witasse。Scott Bolton 是 Juno 的首席研究员，主持负责了 Juno 项目，Olivier Witasse 则是 JUICE 项目的科学家。
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木星被冠以古罗马神话中众神之王 Jupiter 之名，偌大的宇宙中，木星究竟有多重要呢？为什么人类要研究木星？
事实上，木星在太阳系中是一个非常特别的存在：木星是太阳系中除了太阳外体积和质量最大的行星，想象一下，它可以装得下所有其它行星还有富余！木星的大气层的成分组成与太阳非常相似，但更多了 “les éléments lourdes” ，即重元素【3】。迄今为止，木星已被发现拥有80个卫星，远远超过太阳系中的其它行星。
木星的几个主要卫星，即围绕木星最亮的四个卫星，分别是 IO（木卫一）、Europa（木卫二）、Ganymede（木卫三）和 Callisto（木卫四）。Gynamede 是木星最大的卫星，也是太阳系中最大的卫星，比水星还大。
我们现在还不了解木星是如何形成的，而这个问题的答案将帮助我们理解太阳系的形成。
Juno 是继 Galileo【4】后第二个进入木星轨道的太空探测器，在2011年由 NASA 发射，于2016年7月进入环木星轨道，预计将持续服役到2025年。Galileo 揭开了木星的面纱，Juno 进一步地探测了木星及其卫星。
图1 Galileo 伽利略号探测器
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Juno 的目标和具体任务
Juno 的目标是帮助人们了解木星的形成和演化过程，具体任务有：
探测木星大气层组成，测量大气深处的水和氨
探测木星的重力场/引力场
探测木星的内部结构和它的固态内核
探测木星的磁层分布和极光等
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Juno 所携带的科学仪器
图2 Juno 携带的主要科学仪器
以下科学仪器按图2中表格介绍的顺序排序：
Gravity：重力科学实验装置，通过检测 Juno 无线电广播的多普勒效应【5】，研究木星的质量属性。
Mag (Magnetometer)：双磁通阀磁强针，通过测量磁场线强度和方向，以绘制木星磁场三维图，这将帮助我们了解木星的内部结构和磁场的产生。
MWR (Microwave Radiometer)：微波辐射计，利用水吸收特定波长的微波辐射的原理来测量木星大气层的水（和氧）和氨的丰度。
JEDI (Jovian Energetic Particle Detector Instrument)【6】：木星高能粒子探测器，用以探测氢、氦、氧、硫在木星极地磁层中的角分布和速度矢量。
JADE (Jovian Auroral Distributions Experiment)：木星极光分布实验，用以探测木星极光中存在的低能量的离子和电子【7】的角度分布、能量和速度矢量。
Waves：测量木星磁层中的无线电波和等离子体波，用以观察木星大气层和磁层之间的相互作用。
UVS (Ultraviolet Spectrograph)：紫外线光谱仪，在紫外线下拍摄木星极光的照片，用以了解极光、流动粒子和整个磁层之间的关系。
JIRAM (Jovian Infrared Auroral Mapper)：木星极光红外成像仪，通过测量木星大气层辐射的热量，确定带水的云层在表面下的流动情况。
JunoCam：朱诺相机，一台彩色可见光相机/望远镜。
SRU (Stellar Reference Unit) 恒星标志单元，作为相机，通过硅电荷耦合器件收集星系图像。
ASC (Advanced Stellar Compass)：被用于磁强针实验中，它将监测磁强计传感器的方向。
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Juno 的一些发现
气旋
由于 Juno 沿着木星南北向的轨道飞行，并通过 UVS 和 JIRAM（见上文）拍到了木星南北极的气旋（图3），人类首次能够正面观测木星的南北极点的大气结构。木星在北极点有9个气旋，而南极点则有6个，但这些气旋的成因和运动方式还未被破译。
图3 Juno 拍摄的木星北极点的气旋
（颜色深浅对应着温度差异，越红表示温度越低/多云，越黄表示温度越高/少云）
水的存在
“大红斑”是木星所携带的最大的反气旋风暴，它的直径比地球的直径还大。Juno 用 MWR（见上文）探测“大红斑”的时候，发现了气层内含有大量的冰，可以推测出，木星携带的水量要远远超过地球，而木星大气层的厚度也超过人们之前的想象。
不同的转动效果
由于木星内部的质量分布不均匀，且自转速度过快，木星的两极已经略有变平，而赤道处却在膨胀。图4中，左图展示了一个质地均匀的球体旋转后的效果，而右图夸张地展示了木星自转后形体的变化：
图4 球体转动后的形变
木星的结构
图5 木星的结构（右图: Juno 探测后的结论）
磁场
图6 Juno 用 Waves 记录的 Ganymede 电波图
Scott Bolton 还为现场的观众展示了 Juno 拍摄的木星照片和 Juno 飞跃木星、Ganymede、Europa的视频。
更多内容请看 木星及其卫星的新貌（下）
注释：
【1】NASA，National Aeronautics and Space Administration，美国航空航天局
【2】ESA，European Spatial Agence，欧洲航天局
【3】天文学家把比氢和氦更重的化学元素称为“重元素”，重元素的含量和分布顺序可以用来推断木星是如何形成的。重元素也是生命物质不可或缺的组成部分。
【4】Galileo，伽利略号探测器，在1989年由NASA发射，1995年12月进入环木星轨道，执行了探测木星及其卫星的任务。
【5】多普勒效应是指波源与观察者有相对运动时，观察者接受到波的频率与波源发出的频率并不相同，如警车由远及近、警笛声即由低沉变高亢的现象。木星内部结构的变化将对其重力场/引力场产生微小的影响，进而影响 Juno 的轨道，而地球接收到的 Juno 的无线电信号频率同样会变化。重力科学实验装置和磁强针一起工作，探测绘制木星的重力场和磁场。
【6】JEDI，JADE 和 Waves 一起工作，研究木星的极光粒子、极光产生的过程、及与木星磁场间的相互作用。
【7】低能量的粒子和电子，指13eV至20KeV的离子，200eV至40KeV的电子
【8】“Noyau solide compact”，a sharply defined central core
【9】“Noyau dilué”，a diluted central core (break-up, evaporation, partial rain-out)
文字&排版/李晖洋
供图&审核/叶伟明
图文版权归 Scott Bolton、 Olivier Witasse
及 Cité de l'espace 所有
