加利福尼亚州帕萨迪纳—当地面控制人员在 7 月 6 日开始启动朱诺号探测器的科学仪器时，他们最重要的目标之一是使微波辐射计启动并运行。该辐射计负责读取水蒸气读数，这将有助于确定木星在太阳系中的诞生地并探测其大气结构，包括神秘大红斑的根源。“这是一个专为木星设计的全新概念，” 喷气推进实验室微波辐射计团队负责人迈克尔·詹森说。
水蒸气是追踪木星形成过程的有用示踪物，因为它包含这颗巨大行星大气层中存在的大部分氧气，理论家认为氧气的丰度取决于木星离太阳形成的距离。在太阳系早期，动荡的年轻太阳将氧气和其他挥发性物质从内太阳系中煮沸，使得在那里形成的行星相对贫氧。相比之下，在远离太阳的地方聚合的世界则融入了富含这些物质的冰，使得它们相对富氧。如果朱诺号的微波辐射计在木星大气层中发现高浓度的水蒸气，那将表明这颗行星的形成地点比现在的位置离太阳更远。这将为已经大量的间接证据增加新的佐证，暗示木星已从其起源地迁移。
至关重要的是，朱诺号的微波辐射计不仅仅是探测木星的云顶，而是会深入窥探笼罩着行星大部分区域的氨云之下，氨云对微波基本上是透明的。更重要的是，由于木星的微波辐射波长会根据其起源大气层的压力（以及温度）而变化，因此在多个波长下进行观测可以让研究人员创建穿过大气层的横截面。短波长探测近地表层；长波长则更深入。朱诺号的辐射计将探测到约 500 公里的深度。这需要航天器才能做到，因为从地球上，较长的波长会被包裹这颗巨大行星的强大磁场中捕获的大量高能粒子所遮蔽。
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该仪器是一种射电望远镜，由六个尺寸递增的天线组成，每个天线都调谐到从 1.37 厘米到 50 厘米的特定波长。（为了比较，您烤箱或无线路由器辐射出的微波波长通常约为 12 厘米。）最大的天线占据了六边形航天器的一整个侧面——事实上，它决定了航天器的大小。它是一块扁平的铝板，上面有五乘五的铝板网格，这些铝板协同工作以测量微波。就在星期三太平洋时间下午 3 点之前，詹森和他的团队确认辐射计已唤醒并检测到微波。
朱诺号辐射计最显着的方面是其观测策略。当航天器在太空中飞行时会旋转，因此仪器会扫过整个行星。它多次返回行星上的同一点，但每次的观测几何形状略有不同，因为航天器始终沿着其轨道移动。“大气层中的每个点都在每个角度被采样，”詹森说。科学家们将能够通过获取在不同角度下进行的测量的比率来重建大气结构。
然而，朱诺号研究中最关键的部分将在地球上进行。新墨西哥州的甚大天线阵射电天文台将用其自身的一组短波微波观测来补充朱诺号的数据。更重要的是，一项基于地球的实验室实验计划已经在生成解释所有这些木星微波测量的所需参考数据。佐治亚理工学院的保罗·斯特菲斯和他的团队建造了一个“罐子里的木星”。两个半吨重的钢制压力容器模拟了从寒冷的氨云顶部到 230 公里深度的木星大气层，那里的温度升至 325 摄氏度，压力升至地球大气压的 74 倍，令人窒息。每个容器的内部容积都相当于一个厨房垃圾桶，并由 20 个巨大的螺栓固定在一起，这些螺栓必须用相应的巨型扳手拧紧，这些扳手施加的扭矩是汽车轮胎上使用的扳手的 20 倍。
为了测量压力容器中微波的发射和吸收，斯特菲斯和他的团队使用了一种看似简单的装置——基本上是一个锡罐，一端插着两根电线。这是一个用于微波的混响室。这些电线是微小的天线——一个发射器，另一个接收器。通过第一个，团队输入微波信号。信号在腔室中回响，团队通过第二根电线测量输出。信号的混响取决于其波长以及填充腔室的任何气体的温度和压力。通过尝试不同的波长并测量每个信号如何在腔室的气体混合物中传播，斯特菲斯和他的团队为朱诺号关于木星内部深处的数据提供了关键的校准信息。
与行星科学领域一贯如此，研究外星世界的最终目标是为了更好地了解我们自己的世界。朱诺号不仅将帮助重建地球的起源，它还可能带来更直接的好处。斯特菲斯的基本装置可以重新用于研究我们星球的大气层。喷气推进实验室的布莱恩·德鲁因目前正在这样做，测量温度和压力如何影响地球上水蒸气的辐射特性，而这反过来又会影响 GPS 信号的传播。尽管这看起来可能很疯狂，但未来驾驶方向和紧急信标精度的提高可能部分归功于少数希望探测木星阴暗深处的科学家。