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·欧洲木星探测器2023年4月发射,2031年7月抵达木星,将解开五大谜团,探讨两个核心主题:太阳系是如何工作的?行星形成和生命出现的条件是什么?JUICE的核心目标之一是确定木星的卫星是否是可能的生命栖息地。
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! s" }# B O) Q5 Y3 I3 m 哈勃望远镜2021年对木星的观测。 ! }. [$ E/ \/ ?9 u
9 c, l& f Q- v+ u+ `2 y 4月14日,欧洲航天局成功发射木星探测器JUICE(Jupiter Icy Moons/ ]0 g9 ^4 w. d8 \/ ?) T! o' i
Explorer),在未来数年后探测木星及其卫星木卫二、木卫三和木卫四。气态巨行星木星已知卫星92颗,是太阳系中拥有最多卫星的行星。 1 U$ T5 N$ w; d1 R
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为了进入正确轨道,发射窗口只有一秒钟。幸运的是,直到4月底,JUICE每天都有一个这样的一秒钟窗口。第一个一秒钟窗口是世界标准时间4月13日12时15分。但由于雷电风险,JUICE任务推迟到世界标准时间4月14日12时14分。
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按照计划,JUICE搭乘阿丽亚娜5号火箭从法属圭亚那库鲁航天中心发射,2031年7月抵达木星。8年时间里,探测器将飞越地球和金星,弹射到木星轨道。2024年8月,探测器将开展第一次引力辅助飞掠,借助地月引力在1.5天后飞越月球,然后飞越地球。2025年JUICE将再执行一次引力辅助,飞越金星,2026年和2029年飞越地球,最终飞向木星。在绕木星运行时,将飞越木星的3颗大卫星35次,然后变道至木卫三的轨道。
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! ?2 R+ `) m n 根据欧洲航天局的声明,JUICE将监测木星复杂的磁场、辐射和等离子体环境,及其与卫星的相互作用,研究木星系统作为整个宇宙气态巨行星系统的原型。其中,木卫三是JUICE任务的主要科学观测目标,这是太阳系中最大的卫星,比冥王星和水星都大。 : e. ^" z, U$ s8 X
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& z3 x: {& u! v. A( y$ X( S7 b JUICE还将从远处观察拥有400多座活火山的木卫一,以及木星更小的卫星,包括木卫十六、木卫十五、木卫十四、木卫五,不过这些不是JUICE任务的主要焦点。 ; L. o! O2 P+ @5 T' L
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木星最大的几颗卫星。
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欧洲航天局表示,JUICE将解开五大谜团,探讨两个核心主题:太阳系是如何工作的?行星形成和生命出现的条件是什么?JUICE的核心目标之一是确定木星的卫星是否是可能的生命栖息地。以下是JUICE将优先探索的五个领域:
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1、木星的海洋世界是什么样的?
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木卫二、木卫三和木卫四被认为在冰壳下隐藏着液态海洋,这些卫星加在一起可以容纳相当于地球海洋6倍的水。它们的海水有多深?是咸水还是淡水?咸水含量有多少?JUICE将探测它们隐藏的海洋层和冰壳,了解稀薄大气的形成条件。
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" a- V0 }+ G1 E6 R 三颗卫星的表面不同,有些卫星上有地质活动的证据。JUICE将探测当前的地质活动水平,探查这些卫星在过去的活跃程度,并绘制图像,包括它们的质量在内部是如何分布的、内部如何演变、是否经历过构造运动或冰火山活动。 0 |: H/ l. W6 M' q) y( G- N3 n. X
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2、木卫三为何如此独特?
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在木卫二、木卫三和木卫四中,木卫三是太阳系中最大的卫星,比冥王星和水星都大,也是唯一一颗拥有固有磁场的卫星。要知道,太阳系中只有两个固态行星能产生像木卫三这样的偶极场,一个是水星,另一个是地球。所以木卫三是JUICE任务的主要科学观测目标。 7 }: t* d! m3 m& x0 l% i! \8 ^
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通过观测木卫二和木卫四,对木星的3颗卫星进行比较研究。JUICE的10套复杂仪器将测量木卫三的旋转方式、重力、形状和内部结构、磁场、成分,并使用雷达穿透其冰壳,深入到大约9公里处。JUICE还将调查木卫三大气中的水蒸气和其他物质。
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3、木星系统中是否存在生命?
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JUICE的核心目标之一是确定木星的卫星是否是可能的生命栖息地,因此将研究这些卫星上的海洋、磁场、潮汐效应、轨道、表面活动、大气和空间环境等,确定3颗卫星上是否曾经出现过生命所必需的条件。JUICE的高分辨率测绘将寻找生物必需和重要的元素,如碳、氧、氮、镁、铁。
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由于冰壳下隐藏着液态海洋,这些卫星有着令人兴奋的生命前景,表征它们的宜居性将产生深远的科学影响,远超木星系统本身,并将帮助我们了解整个宇宙中冰冷世界的宜居性。JUICE将揭示更多关于其他恒星周围类似行星系的宜居性前景。 8 e8 j z% j) [3 b3 C
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4、木星复杂的环境如何塑造了它的卫星? ! E' h. S; T' q
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木星的磁场比地球磁场强20倍左右,JUICE的目标之一是了解这颗行星复杂的磁环境,包括这种环境如何塑造木星卫星上的环境、木星和卫星如何相互作用。除了磁场和辐射,JUICE还将研究木星复杂的引力环境,以及卫星轨道动力学之间的关系,也就是拉普拉斯共振。木卫三、木卫二和木卫一轨道的共振率是1:2:4,也就是木卫三每环绕木星一圈,木卫二就绕两圈,木卫一绕四圈。 + D2 Z8 W) P$ J J9 W* `2 ?
+ B: l9 |- f2 W 5、典型的气态巨行星是什么样的? ' [1 H/ a4 V' K
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9 c/ [0 b6 q) L k 木星系统不仅是太阳系内气态巨行星的原型,也是许多现在已知的围绕太阳系以外恒星运行的巨行星原型。了解木星及其卫星的起源、历史和演化,有助于揭示在围绕其他恒星的类木星系统中可能出现的宜居环境。
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JUICE的目标之一是了解气态巨行星及其卫星是如何形成和演化的。比如是什么过程驱动了木星的天气、化学和气候,这些是如何随着时间推移而在这颗典型的巨行星上发生变化的。JUICE将从轨道上探测木星在不同时间尺度上不断变化的大气层,探测木星大气层的下层、中层和上层,揭示这些不同层如何连接和组成,能量、物质和风等如何在这些层之间垂直和水平移动,彗星和其他小天体撞击等外部因素如何影响木星大气。 & X8 `4 @* Y' Y# K
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