加利福尼亞州帕薩迪納—當地面控制人員在 7 月 6 日開始啟動朱諾號探測器的科學儀器時，他們最重要的目標之一是使微波輻射計啟動並執行。該輻射計負責讀取水蒸氣讀數，這將有助於確定木星在太陽系中的誕生地並探測其大氣結構，包括神秘大紅斑的根源。“這是一個專為木星設計的全新概念，” 噴氣推進實驗室微波輻射計團隊負責人邁克爾·詹森說。
水蒸氣是追蹤木星形成過程的有用示蹤物，因為它包含這顆巨大行星大氣層中存在的大部分氧氣，理論家認為氧氣的丰度取決於木星離太陽形成的距離。在太陽系早期，動盪的年輕太陽將氧氣和其他揮發性物質從內太陽系中煮沸，使得在那裡形成的行星相對貧氧。相比之下，在遠離太陽的地方聚合的世界則融入了富含這些物質的冰，使得它們相對富氧。如果朱諾號的微波輻射計在木星大氣層中發現高濃度的水蒸氣，那將表明這顆行星的形成地點比現在的位置離太陽更遠。這將為已經大量的間接證據增加新的佐證，暗示木星已從其起源地遷移。
至關重要的是，朱諾號的微波輻射計不僅僅是探測木星的雲頂，而是會深入窺探籠罩著行星大部分割槽域的氨雲之下，氨雲對微波基本上是透明的。更重要的是，由於木星的微波輻射波長會根據其起源大氣層的壓力（以及溫度）而變化，因此在多個波長下進行觀測可以讓研究人員建立穿過大氣層的橫截面。短波長探測近地表層；長波長則更深入。朱諾號的輻射計將探測到約 500 公里的深度。這需要航天器才能做到，因為從地球上，較長的波長會被包裹這顆巨大行星的強大磁場中捕獲的大量高能粒子所遮蔽。
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該儀器是一種射電望遠鏡，由六個尺寸遞增的天線組成，每個天線都調諧到從 1.37 釐米到 50 釐米的特定波長。（為了比較，您烤箱或無線路由器輻射出的微波波長通常約為 12 釐米。）最大的天線佔據了六邊形航天器的一整個側面——事實上，它決定了航天器的大小。它是一塊扁平的鋁板，上面有五乘五的鋁板網格，這些鋁板協同工作以測量微波。就在星期三太平洋時間下午 3 點之前，詹森和他的團隊確認輻射計已喚醒並檢測到微波。
朱諾號輻射計最顯著的方面是其觀測策略。當航天器在太空中飛行時會旋轉，因此儀器會掃過整個行星。它多次返回行星上的同一點，但每次的觀測幾何形狀略有不同，因為航天器始終沿著其軌道移動。“大氣層中的每個點都在每個角度被取樣，”詹森說。科學家們將能夠透過獲取在不同角度下進行的測量的比率來重建大氣結構。
然而，朱諾號研究中最關鍵的部分將在地球上進行。新墨西哥州的甚大天線陣射電天文臺將用其自身的一組短波微波觀測來補充朱諾號的資料。更重要的是，一項基於地球的實驗室實驗計劃已經在生成解釋所有這些木星微波測量的所需參考資料。佐治亞理工學院的保羅·斯特菲斯和他的團隊建造了一個“罐子裡的木星”。兩個半噸重的鋼製壓力容器模擬了從寒冷的氨雲頂部到 230 公里深度的木星大氣層，那裡的溫度升至 325 攝氏度，壓力升至地球大氣壓的 74 倍，令人窒息。每個容器的內部容積都相當於一個廚房垃圾桶，並由 20 個巨大的螺栓固定在一起，這些螺栓必須用相應的巨型扳手擰緊，這些扳手施加的扭矩是汽車輪胎上使用的扳手的 20 倍。
為了測量壓力容器中微波的發射和吸收，斯特菲斯和他的團隊使用了一種看似簡單的裝置——基本上是一個錫罐，一端插著兩根電線。這是一個用於微波的混響室。這些電線是微小的天線——一個發射器，另一個接收器。透過第一個，團隊輸入微波訊號。訊號在腔室中迴響，團隊透過第二根電線測量輸出。訊號的混響取決於其波長以及填充腔室的任何氣體的溫度和壓力。透過嘗試不同的波長並測量每個訊號如何在腔室的氣體混合物中傳播，斯特菲斯和他的團隊為朱諾號關於木星內部深處的資料提供了關鍵的校準資訊。
與行星科學領域一貫如此，研究外星世界的最終目標是為了更好地瞭解我們自己的世界。朱諾號不僅將幫助重建地球的起源，它還可能帶來更直接的好處。斯特菲斯的基本裝置可以重新用於研究我們星球的大氣層。噴氣推進實驗室的布萊恩·德魯因目前正在這樣做，測量溫度和壓力如何影響地球上水蒸氣的輻射特性，而這反過來又會影響 GPS 訊號的傳播。儘管這看起來可能很瘋狂，但未來駕駛方向和緊急信標精度的提高可能部分歸功於少數希望探測木星陰暗深處的科學家。