NASA 的朱诺号宇宙飞船于 2 月 3 日成功完成了对太阳系火山活动最活跃的卫星木卫一的两次近距离飞掠中的第二次，使科学家们在二十多年来首次以最佳视角观察这颗木星的卫星。
从这些飞掠收集的数据可能解开关于木卫一火山来源的谜团，并揭示其表面之下是否隐藏着岩浆海洋。
朱诺号于 2011 年发射，并于 2016 年抵达木星。该宇宙飞船最初的任务是探索太阳系中最大的行星及其标志性的条纹大气层。但是，一旦朱诺号在 2021 年完成了这项任务，其操作人员便制定了一项新计划，让该探测器检查木星的三颗卫星以及这个庞然大物的精致光环。
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在 2021 年掠过巨大的木卫三和 2022 年掠过冰冷的木卫二之后，朱诺号于 2023 年 12 月 30 日对木星的火山卫星木卫一（木星四颗大卫星中最内侧的一颗）进行了首次近距离飞掠，随后于 2 月 3 日进行了第二次飞掠。每次，宇宙飞船都飞行到距离表面约 930 英里（1,500 公里）的范围内。许多数据仍在等待科学分析，尚未公开。但是，已发布的这颗卫星表面的惊人照片预示了该任务对这个非凡世界的观察。
“我们真的以全新的视角看到了木卫一，”西南研究院的行星科学家、朱诺号任务的首席研究员斯科特·博尔顿说。
朱诺号并不是第一个瞥见木卫一的宇宙飞船：旅行者号探测器于 1979 年飞掠过这颗天然卫星，发现了一个火山噩梦，而科学家们原本预计这里会像我们自己的月球一样是一个安静的灰色世界。伽利略号、卡西尼号和新视野号任务也在 20 世纪 90 年代中期至 21 世纪初对木卫一进行了观测。
有趣的是，在所有这些任务中，这颗木星卫星本身看起来都非常相似。“木卫一有一些火山会持续活动很长时间，”NASA 喷气推进实验室的行星科学家罗萨莉·洛佩斯说，她不是朱诺号团队成员，但与任务人员合作。“它们在旅行者号时期就在活动，现在仍在活动。”
看一眼朱诺号 2023 年 12 月拍摄的木卫一图像，您可能会认为您确切地知道哪些特征是火山：特别是在昼夜分界线附近显示的那些尖锐、有棱角的隆起，那里是白天变为黑夜的地方。“沿着昼夜分界线，我们能够获得照片，这样您就可以看到阴影，而且山脉的高耸和陡峭程度令人惊叹，”博尔顿说。“我以前从未见过如此壮观的景象。”
但是，尽管这些崎岖的山峰看起来很令人惊叹，但它们并不是木卫一臭名昭著的火山。“我们已经仔细观察了很多山脉，但没有发现与山脉相关的热源，”康奈尔大学的行星科学家朱莉·拉斯本说，她研究木卫一的火山，但没有参与朱诺号任务。“木卫一上的山脉似乎纯粹是一种构造现象。”
洛佩斯说，木卫一的火山似乎更像是熔岩湖，而不是像地球上的许多喷发那样向上堆积。在新的图像中，这些火山特别生动，看起来像黑色的坑洞。科学家们从地球上监测它们的热点，但朱诺号的近距离探测数据仍然令人兴奋。拉斯本说，她特别希望看到她的一位同事使用地面观测在大约十年前，即在 2001 年伽利略号进行的最近一次近距离宇宙飞船飞掠之后很久，识别出的一个新热点的表面区域的图像。
朱诺号宇宙飞船配备了九台科学仪器来收集数据，包括一台可见光相机，它可以生成最早可用且最美观的图像。此外，该探测器的紫外线仪器在去年 12 月的飞掠中处于关闭状态，但计划在本月的机动中运行，它可以揭示更多关于木卫一表面成分的信息，以及大量火山如何影响卫星大气层的信息。
朱诺号强大的微波仪器是专门为该任务设计的，对于深入探测木星大气层至关重要。科学家们尚不确定它在木卫一的观测将教会我们关于这颗卫星的什么，尽管博尔顿说地球上正在进行的实验正在努力解释其测量结果可能意味着什么。
从飞掠中获得的一个关键的、期望的科学发现依赖于朱诺号的重力科学仪器。博尔顿说，朱诺号团队谨慎地协调了对木卫一的两次飞掠，以增加看到两次探测之间变化的机会。这些数据可以阐明这颗卫星是否隐藏着一个全球性的岩浆海洋，或者其火山是否仅仅以散布在内部的熔岩囊为食，这是关于木卫一的一个关键谜团。
尽管朱诺号无法完成对这颗活跃卫星的任何额外的近距离飞掠，但它将继续在更远的距离收集观测数据，特别是使用红外相机，这对于绘制卫星火山地图很有价值。来自先前遥远飞掠、最近的一对近距离飞掠和未来遥远观测的数据组合应该揭示喷发如何随时间推移而发展。
“我们将获得一个非常好的故事板，了解木卫一上的火山是如何变化的，何时有新的火山爆发，它们有多大，”博尔顿说。
朱诺号对木卫一的所有观测应该有助于科学家们更好地理解这个火山密布的世界如何影响木星及其其他大型卫星的轨道，反之亦然。“尽管它非常小，但它是木星系统中一个非常有影响力的野兽，”博尔顿说。
所有这些观测都归功于一项现有的 NASA 任务，该任务足够灵活，能够超出其寿命并扩展其观测范围。朱诺号没有任何东西是专门为研究超火山卫星而设计的，但科学家们表示，它的观测对于解开木卫一的谜团仍然很有价值。
“朱诺号宇宙飞船的设计目的是研究木星和木星的大气层，”拉斯本说。“宇宙飞船、轨道、仪器——没有一个是为研究木卫一而设计的。所以这真是一些非常棒的额外科学成果。”