NASA 的朱諾號宇宙飛船於 2 月 3 日成功完成了對太陽系火山活動最活躍的衛星木衛一的兩次近距離飛掠中的第二次，使科學家們在二十多年來首次以最佳視角觀察這顆木星的衛星。
從這些飛掠收集的資料可能解開關於木衛一火山來源的謎團，並揭示其表面之下是否隱藏著岩漿海洋。
朱諾號於 2011 年發射，並於 2016 年抵達木星。該宇宙飛船最初的任務是探索太陽系中最大的行星及其標誌性的條紋大氣層。但是，一旦朱諾號在 2021 年完成了這項任務，其操作人員便制定了一項新計劃，讓該探測器檢查木星的三顆衛星以及這個龐然大物的精緻光環。
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在 2021 年掠過巨大的木衛三和 2022 年掠過冰冷的木衛二之後，朱諾號於 2023 年 12 月 30 日對木星的火山衛星木衛一（木星四顆大衛星中最內側的一顆）進行了首次近距離飛掠，隨後於 2 月 3 日進行了第二次飛掠。每次，宇宙飛船都飛行到距離表面約 930 英里（1,500 公里）的範圍內。許多資料仍在等待科學分析，尚未公開。但是，已釋出的這顆衛星表面的驚人照片預示了該任務對這個非凡世界的觀察。
“我們真的以全新的視角看到了木衛一，”西南研究院的行星科學家、朱諾號任務的首席研究員斯科特·博爾頓說。
朱諾號並不是第一個瞥見木衛一的宇宙飛船：旅行者號探測器於 1979 年飛掠過這顆天然衛星，發現了一個火山噩夢，而科學家們原本預計這裡會像我們自己的月球一樣是一個安靜的灰色世界。伽利略號、卡西尼號和新視野號任務也在 20 世紀 90 年代中期至 21 世紀初對木衛一進行了觀測。
有趣的是，在所有這些任務中，這顆木星衛星本身看起來都非常相似。“木衛一有一些火山會持續活動很長時間，”NASA 噴氣推進實驗室的行星科學家羅薩莉·洛佩斯說，她不是朱諾號團隊成員，但與任務人員合作。“它們在旅行者號時期就在活動，現在仍在活動。”
看一眼朱諾號 2023 年 12 月拍攝的木衛一影像，您可能會認為您確切地知道哪些特徵是火山：特別是在晝夜分界線附近顯示的那些尖銳、有稜角的隆起，那裡是白天變為黑夜的地方。“沿著晝夜分界線，我們能夠獲得照片，這樣您就可以看到陰影，而且山脈的高聳和陡峭程度令人驚歎，”博爾頓說。“我以前從未見過如此壯觀的景象。”
但是，儘管這些崎嶇的山峰看起來很令人驚歎，但它們並不是木衛一臭名昭著的火山。“我們已經仔細觀察了很多山脈，但沒有發現與山脈相關的熱源，”康奈爾大學的行星科學家朱莉·拉斯本說，她研究木衛一的火山，但沒有參與朱諾號任務。“木衛一上的山脈似乎純粹是一種構造現象。”
洛佩斯說，木衛一的火山似乎更像是熔岩湖，而不是像地球上的許多噴發那樣向上堆積。在新的影像中，這些火山特別生動，看起來像黑色的坑洞。科學家們從地球上監測它們的熱點，但朱諾號的近距離探測資料仍然令人興奮。拉斯本說，她特別希望看到她的一位同事使用地面觀測在大約十年前，即在 2001 年伽利略號進行的最近一次近距離宇宙飛船飛掠之後很久，識別出的一個新熱點的表面區域的影像。
朱諾號宇宙飛船配備了九臺科學儀器來收集資料，包括一臺可見光相機，它可以生成最早可用且最美觀的影像。此外，該探測器的紫外線儀器在去年 12 月的飛掠中處於關閉狀態，但計劃在本月的機動中執行，它可以揭示更多關於木衛一表面成分的資訊，以及大量火山如何影響衛星大氣層的資訊。
朱諾號強大的微波儀器是專門為該任務設計的，對於深入探測木星大氣層至關重要。科學家們尚不確定它在木衛一的觀測將教會我們關於這顆衛星的什麼，儘管博爾頓說地球上正在進行的實驗正在努力解釋其測量結果可能意味著什麼。
從飛掠中獲得的一個關鍵的、期望的科學發現依賴於朱諾號的重力科學儀器。博爾頓說，朱諾號團隊謹慎地協調了對木衛一的兩次飛掠，以增加看到兩次探測之間變化的機會。這些資料可以闡明這顆衛星是否隱藏著一個全球性的岩漿海洋，或者其火山是否僅僅以散佈在內部的熔岩囊為食，這是關於木衛一的一個關鍵謎團。
儘管朱諾號無法完成對這顆活躍衛星的任何額外的近距離飛掠，但它將繼續在更遠的距離收集觀測資料，特別是使用紅外相機，這對於繪製衛星火山地圖很有價值。來自先前遙遠飛掠、最近的一對近距離飛掠和未來遙遠觀測的資料組合應該揭示噴發如何隨時間推移而發展。
“我們將獲得一個非常好的故事板，瞭解木衛一上的火山是如何變化的，何時有新的火山爆發，它們有多大，”博爾頓說。
朱諾號對木衛一的所有觀測應該有助於科學家們更好地理解這個火山密佈的世界如何影響木星及其其他大型衛星的軌道，反之亦然。“儘管它非常小，但它是木星系統中一個非常有影響力的野獸，”博爾頓說。
所有這些觀測都歸功於一項現有的 NASA 任務，該任務足夠靈活，能夠超出其壽命並擴充套件其觀測範圍。朱諾號沒有任何東西是專門為研究超火山衛星而設計的，但科學家們表示，它的觀測對於解開木衛一的謎團仍然很有價值。
“朱諾號宇宙飛船的設計目的是研究木星和木星的大氣層，”拉斯本說。“宇宙飛船、軌道、儀器——沒有一個是為研究木衛一而設計的。所以這真是一些非常棒的額外科學成果。”