一艘新的宇宙飛船正在前往行星之王的路上。 美國宇航局的朱諾號任務將於7月4日抵達木星，以近距離和個人化的方式研究我們太陽系中最大的世界。一旦其主要任務在11月左右開始，朱諾號將花費至少一年半的時間來檢查該行星的內部和天氣。但是，一些科學家感興趣的不是朱諾號能告訴我們關於木星的什麼，而是它能揭示關於更遙遠行星的什麼。他們希望，透過收集關於我們自身氣體巨行星如此詳細的資訊，朱諾號將有助於揭示我們太陽系之外的巨型世界是如何誕生和運作的。
科學家們已經發現了數百顆環繞其他恆星執行的木星大小的行星，並懷疑這些只是冰山一角。其中一些被稱為“熱木星”，因為它們圍繞其母星的緊密軌道使它們的溫度升高到灼熱的程度。其他木星以高度偏心（即橢圓形）的軌道執行，這又與我們自己的星系不同。沒有人知道為什麼一些行星最終會進入如此偏心或緊密的軌道，而另一些行星（如木星）則在相對圓形的路徑上且從更遠的距離旋轉。
一種理論認為，行星開始於不同的軌道，並隨著時間的推移而遷移。朱諾號將透過確定木星內部的水和氧氣是否比如果其組成部分來自其在太陽系中的當前位置可能存在的更少，來尋找木星可能在其他地方形成的線索。如果是這樣，那麼該行星可能是在環境更冷的遠離太陽的地方形成的，然後才向內移動。這一發現將對預測其他星系中其他氣體巨行星形成的模型產生影響。但是，西南研究所的朱諾號首席研究員斯科特·博爾頓說，木星不太可能遷移得太遠，並且他警告說，宇宙飛船將無法對軌道遷移進行直接測試，因為無論科學家瞭解木星內部的什麼，幾種形成情景可能仍然存在。“一位理論家可能會根據[新的]資料透過將木星移出去來更新模型，”他說，“但是其他人可能會改變[形成]條件，並保持木星在其所在的位置。” [請看朱諾號木星任務的幻燈片]
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科學家們也有類似的問題，即他們看到的大多數氣體巨型系外行星是在其當前位置形成的還是四處移動。例如，熱木星似乎不太可能在其所在的位置形成，因為在如此靠近恆星的地方，大多數行星構建材料都會很稀缺，理論認為。同樣，研究人員很難理解氣體巨行星如何能夠在距離其恆星極遠的地方形成，因為缺乏類似的構建塊。美國宇航局艾姆斯研究中心的工作人員科學家傑克·利紹爾說，因此，朱諾號的資料可以幫助科學家更好地瞭解系外行星系統是如何佈局的。任何木星已經遷移的證據都可能支援其他巨型行星也可能遷移的觀點。
這些研究將只是 朱諾號努力 更多地瞭解木星由什麼構成的一部分。儘管對這顆巨行星進行了400年的望遠鏡觀測和40年的定期近距離宇宙飛船研究，但研究人員仍然對木星的形成歷史知之甚少。關於該行星是否有一個核心（如果確實有一個核心，其大小是多少），以及木星內部有多少水等基本謎團仍然困擾著科學家。
與過去傳送到木星的宇宙飛船不同，朱諾號配備了微波輻射計，這是一種可以測量水蒸氣如何導致微波頻率下大氣折射的儀器，以便觀察雲層之下，研究含水量和天氣過程。該宇宙飛船還將比其前身伽利略號更精確地測量木星的磁場和引力場，伽利略號在1995年至2003年間研究了該行星及其衛星，因為它將以極地軌道繞行星執行，這使其能夠更靠近行星。
朱諾號對木星磁場的測量也可能有助於深入瞭解行星的內部結構。科學家們希望瞭解是否存在一個由重元素組成的深層核心，或者氫氣和氦氣大氣層是否“一直向下”延伸，直到元素在中心被壓縮，博爾頓說。這樣的核心可能有助於產生木星的磁場，但這不是必需的。科學家們還可以透過朱諾號對行星引力場的測量來解決核心的問題，因為引力結構可以反映內部深處的熱量對流，在內部深處，壓力如此之高，以至於壓縮的氫氣就像熔融金屬一樣。
如果根本沒有核心，則木星的形成方式可能與太陽相似，也就是說，它可能是從誕生了我們太陽系的“原行星星雲”的氣體和塵埃中逐漸凝聚而成的。但是，如果研究人員確實發現了核心，那可能表明，當太陽系形成時，漂浮的重元素首先凝聚成行星大小的塊，然後可能吸引了漂浮的氣體分子來建立巨行星木星、土星、天王星和海王星。
當然，僅僅因為科學家可能會獲得有關木星如何形成的線索，並不意味著他們必然會知道其他氣體巨型系外行星是如何形成的，但博爾頓說，我們自己的巨行星很可能具有代表性。例如，木星主要由氫氣和氦氣組成，它們是構成我們太陽系大部分以及大多數坍塌形成其他太陽系的星際雲的元素。
加州大學伯克利分校研究行星內部的天文學教授雷蒙德·讓洛茲說，在可預見的未來，朱諾號的觀測將為我們提供對巨行星大氣成分的最佳觀察。然而，對於系外行星研究人員而言，朱諾號有一個關鍵的侷限性：它僅關注一個世界。已知有成千上萬的系外行星距離太遠，宇宙飛船無法到達。科學家們期待著兩臺即將到來的太空望遠鏡來測量許多巨行星的大氣層：詹姆斯·韋伯太空望遠鏡和寬視場紅外巡天望遠鏡（WFIRST）。加州理工學院研究系外行星大氣層的助理教授希瑟·克努森說：“我們目前僅通過當前的望遠鏡來初步瞭解大氣層。”“藉助JWST，我們將以精美的細節看到一切。”她補充說，WFIRST的優勢在於，由於一種阻擋恆星光芒的“日冕儀”，它將能夠在沒有恆星的耀眼光芒淹沒它們自身光芒的情況下觀測行星。
朱諾號將在木星完成其最初的107天，完成兩個長軌道以校準其儀器，然後進行機動以將其軌道週期調整為14天。然後，探測器將完成至少33個這樣的軌道，這將使任務科學家最終能夠建立木星雲頂的完整地圖，並探測其表面之下。資金可以稍微延長任務時間，但是木星的強烈輻射環境會逐漸損壞朱諾號的儀器，並最終迫使科學家在它因虛弱到無法控制之前，有意識地將宇宙飛船墜入木星。此措施將防止對附近冰冷且可能適宜生命居住的衛星（如木衛二）產生任何意外撞擊，從而保護它們免受推進劑以及可能搭便車在宇宙飛船上的地球微生物的化學汙染。