一艘新的宇宙飞船正在前往行星之王的路上。 美国宇航局的朱诺号任务将于7月4日抵达木星，以近距离和个人化的方式研究我们太阳系中最大的世界。一旦其主要任务在11月左右开始，朱诺号将花费至少一年半的时间来检查该行星的内部和天气。但是，一些科学家感兴趣的不是朱诺号能告诉我们关于木星的什么，而是它能揭示关于更遥远行星的什么。他们希望，通过收集关于我们自身气体巨行星如此详细的信息，朱诺号将有助于揭示我们太阳系之外的巨型世界是如何诞生和运作的。
科学家们已经发现了数百颗环绕其他恒星运行的木星大小的行星，并怀疑这些只是冰山一角。其中一些被称为“热木星”，因为它们围绕其母星的紧密轨道使它们的温度升高到灼热的程度。其他木星以高度偏心（即椭圆形）的轨道运行，这又与我们自己的星系不同。没有人知道为什么一些行星最终会进入如此偏心或紧密的轨道，而另一些行星（如木星）则在相对圆形的路径上且从更远的距离旋转。
一种理论认为，行星开始于不同的轨道，并随着时间的推移而迁移。朱诺号将通过确定木星内部的水和氧气是否比如果其组成部分来自其在太阳系中的当前位置可能存在的更少，来寻找木星可能在其他地方形成的线索。如果是这样，那么该行星可能是在环境更冷的远离太阳的地方形成的，然后才向内移动。这一发现将对预测其他星系中其他气体巨行星形成的模型产生影响。但是，西南研究所的朱诺号首席研究员斯科特·博尔顿说，木星不太可能迁移得太远，并且他警告说，宇宙飞船将无法对轨道迁移进行直接测试，因为无论科学家了解木星内部的什么，几种形成情景可能仍然存在。“一位理论家可能会根据[新的]数据通过将木星移出去来更新模型，”他说，“但是其他人可能会改变[形成]条件，并保持木星在其所在的位置。” [请看朱诺号木星任务的幻灯片]
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科学家们也有类似的问题，即他们看到的大多数气体巨型系外行星是在其当前位置形成的还是四处移动。例如，热木星似乎不太可能在其所在的位置形成，因为在如此靠近恒星的地方，大多数行星构建材料都会很稀缺，理论认为。同样，研究人员很难理解气体巨行星如何能够在距离其恒星极远的地方形成，因为缺乏类似的构建块。美国宇航局艾姆斯研究中心的工作人员科学家杰克·利绍尔说，因此，朱诺号的数据可以帮助科学家更好地了解系外行星系统是如何布局的。任何木星已经迁移的证据都可能支持其他巨型行星也可能迁移的观点。
这些研究将只是 朱诺号努力 更多地了解木星由什么构成的一部分。尽管对这颗巨行星进行了400年的望远镜观测和40年的定期近距离宇宙飞船研究，但研究人员仍然对木星的形成历史知之甚少。关于该行星是否有一个核心（如果确实有一个核心，其大小是多少），以及木星内部有多少水等基本谜团仍然困扰着科学家。
与过去发送到木星的宇宙飞船不同，朱诺号配备了微波辐射计，这是一种可以测量水蒸气如何导致微波频率下大气折射的仪器，以便观察云层之下，研究含水量和天气过程。该宇宙飞船还将比其前身伽利略号更精确地测量木星的磁场和引力场，伽利略号在1995年至2003年间研究了该行星及其卫星，因为它将以极地轨道绕行星运行，这使其能够更靠近行星。
朱诺号对木星磁场的测量也可能有助于深入了解行星的内部结构。科学家们希望了解是否存在一个由重元素组成的深层核心，或者氢气和氦气大气层是否“一直向下”延伸，直到元素在中心被压缩，博尔顿说。这样的核心可能有助于产生木星的磁场，但这不是必需的。科学家们还可以通过朱诺号对行星引力场的测量来解决核心的问题，因为引力结构可以反映内部深处的热量对流，在内部深处，压力如此之高，以至于压缩的氢气就像熔融金属一样。
如果根本没有核心，则木星的形成方式可能与太阳相似，也就是说，它可能是从诞生了我们太阳系的“原行星星云”的气体和尘埃中逐渐凝聚而成的。但是，如果研究人员确实发现了核心，那可能表明，当太阳系形成时，漂浮的重元素首先凝聚成行星大小的块，然后可能吸引了漂浮的气体分子来创建巨行星木星、土星、天王星和海王星。
当然，仅仅因为科学家可能会获得有关木星如何形成的线索，并不意味着他们必然会知道其他气体巨型系外行星是如何形成的，但博尔顿说，我们自己的巨行星很可能具有代表性。例如，木星主要由氢气和氦气组成，它们是构成我们太阳系大部分以及大多数坍塌形成其他太阳系的星际云的元素。
加州大学伯克利分校研究行星内部的天文学教授雷蒙德·让洛兹说，在可预见的未来，朱诺号的观测将为我们提供对巨行星大气成分的最佳观察。然而，对于系外行星研究人员而言，朱诺号有一个关键的局限性：它仅关注一个世界。已知有成千上万的系外行星距离太远，宇宙飞船无法到达。科学家们期待着两台即将到来的太空望远镜来测量许多巨行星的大气层：詹姆斯·韦伯太空望远镜和宽视场红外巡天望远镜（WFIRST）。加州理工学院研究系外行星大气层的助理教授希瑟·克努森说：“我们目前仅通过当前的望远镜来初步了解大气层。”“借助JWST，我们将以精美的细节看到一切。”她补充说，WFIRST的优势在于，由于一种阻挡恒星光芒的“日冕仪”，它将能够在没有恒星的耀眼光芒淹没它们自身光芒的情况下观测行星。
朱诺号将在木星完成其最初的107天，完成两个长轨道以校准其仪器，然后进行机动以将其轨道周期调整为14天。然后，探测器将完成至少33个这样的轨道，这将使任务科学家最终能够创建木星云顶的完整地图，并探测其表面之下。资金可以稍微延长任务时间，但是木星的强烈辐射环境会逐渐损坏朱诺号的仪器，并最终迫使科学家在它因虚弱到无法控制之前，有意识地将宇宙飞船坠入木星。此措施将防止对附近冰冷且可能适宜生命居住的卫星（如木卫二）产生任何意外撞击，从而保护它们免受推进剂以及可能搭便车在宇宙飞船上的地球微生物的化学污染。