NASA发布木星一月第三张震撼影像，揭秘宇宙奇观！
【编者按】浩瀚宇宙，总有无尽奥秘等待人类探索。近日，NASA再次发布由詹姆斯·韦伯太空望远镜捕捉的木星震撼影像，这颗气态巨行星以绚烂极光、狂暴风暴和强大磁场，牢牢吸引着全球目光。作为太阳系的“老大哥”，木星不仅拥有最多的卫星，其剧烈气象活动和独特内部结构，更成为科学家破解行星演化、磁场生成甚至地外生命线索的关键“实验室”。从伽利略时代起，人类对木星的痴迷从未停止，而如今，尖端望远镜与探测器的联袂，正为我们揭开更多深空传奇。跟随本文，一起走进这颗充满力量与美的星球，感受宇宙的磅礴与神秘。
美国国家航空航天局（NASA）每日都会以“每日天文图”的形式，发布其观测浩瀚宇宙所获得的各种照片与视频。当地时间1月18日，NASA公布了詹姆斯·韦伯太空望远镜利用红外相机拍摄的木星照片。这已是木星在短短一月份内第三次登上“每日天文图”。为何在太阳系众多行星中，科学家们独独偏爱木星？木星的哪些方面令他们如此着迷？
◇南北极的绚丽极光与清晰的大红斑
詹姆斯·韦伯太空望远镜是由美国、欧洲和加拿大历时25年、耗资巨额（约合13万亿韩元）联合打造的有史以来最大的太空望远镜。它于2021年圣诞节发射升空，并于次年1月抵达距离地球约150万公里的观测点。韦伯望远镜配备了直径6.5米的主反射镜，是迄今发射的最大规模天文望远镜，其集光能力超过哈勃望远镜六倍以上。
此次，韦伯望远镜通过红外波段捕捉到了木星影像。与以往照片不同，在看似昏暗的木星上，可以清晰地看到在南北两极闪耀的明亮极光，以及位于赤道下方的大红斑。大红斑是木星南半球一个以超过每小时650公里速度逆时针旋转的高压风暴。数百年来，其规模曾超过地球直径的三倍，但近年来已缩小至与地球相仿的大小。
照片中还揭示了木星周围微弱的条纹。由于极光和卫星（如木卫一）过于明亮，光线在韦伯望远镜周围发生了变形——这是一种衍射现象，即光、声或水波等波动在遇到障碍物或狭窄缝隙时，会绕过边缘传播或发生弯曲。照片中，极光和木卫一的衍射图案被拉得很长。
木星的卫星木卫五（Amalthea）和木卫十五（Adrastea）在此次影像中也清晰可见。截至目前，已知的木星卫星数量已达95颗。2023年2月新增12颗后，木星已超越土星，成为太阳系中拥有最多卫星的行星。其中，由意大利科学家伽利略·伽利莱于1610年左右在木星周围发现的四颗伽利略卫星——木卫一（Io）、木卫二（Europa）、木卫三（Ganymede）和木卫四（Callisto）体积最为庞大。
◇东西风带造就的巨型风暴
木星是一颗气态巨行星，直径是地球的11倍，质量是地球的300倍，其组成成分与太阳相似，主要是氢和氦。构成木星的物质总量，是太阳系中除太阳以外所有天体（包括行星、小行星、彗星等）总和的两倍。木星距离太阳比地球远五倍，绕太阳公转一周需要12年（即木星的一年相当于地球的12年）。然而，它的自转速度极快，木星上的一天仅相当于地球的10小时。
NASA在1月10日也曾发布过一张韦伯望远镜拍摄的木星红外图像。像往常一样，图像显示了木星大气中湍流涌动的云层。当天，木星正处于“冲日”位置（与太阳相对），使其成为从地球观测时最亮、最近的时刻。
这张于发布前三日拍摄的照片，清晰地展示了木星的云带以及赤道以南的大红斑。尽管已知大红斑正在缩小，但其规模仍与地球相当。值得注意的是，照片中还可见两个较小的红色斑点——一个位于最北端区域的顶部，另一个则靠近南极区域。
木星照片中可见的云层大多由氨和硫化氢构成。而水成分的云层则存在于大气更深处。木星标志性的条纹是由其上层大气中强烈的东西向风带造成的。在这些风带内部，存在着持续数年的风暴。橙色的条纹称为“带”（belts），是大气下沉的区域；而颜色较亮的上升区域则称为“区”（zones）。它们以相反的方向——东和西——流动。
◇太阳系中最强大的磁场
根据其大小和成分，木星被认为是太阳系中最早形成的行星。作为太阳系的“老大哥”，它以其强大的引力和磁场保护着其他“兄弟姐妹”。在太空中漂流的小行星，在飞向地球的途中，更容易被木星那比地球强2.5倍的引力所捕获。
木星的磁场强度在地表是地球的14至20倍，若以总能量计，更是地球的18,000至20,000倍。磁场是指磁体或电流产生的磁力（吸引或排斥物体的力）所作用的空间。木星凭借如此强大的磁场，阻挡了来自太阳的高能粒子流——太阳风的相当一部分。
为何木星的磁场比地球更强大？首先，地球和木星都是基于相同的原理产生磁场，即所谓的“发电机理论”来解释。就像发电机内部缠绕线圈的电磁铁旋转改变磁场从而产生电流一样，地球外核中熔融的磁性物质随着行星自转发生对流运动，产生感应电流。根据法拉第电磁感应定律，这些电流又会生成磁场。这个过程不断重复，从而维持了磁场。
木星磁场与地球的不同之处在于产生电流的旋转物质差异。在地球上，是外核中熔融的铁和镍通过对流运动产生磁场。而在木星上，则是其内部的液态金属氢旋转产生了磁场。
通常我们提到氢气首先想到的是气体，但在木星内部，由于巨大的大气压力，氢气被压缩成了液体。在木星大气深度约三分之一处，氢气会变成一种能导电的、呈金属态的液体。当木星高速自转时，这片漩涡翻腾的液态金属氢海洋便产生了强大的电流和磁场。
◇朱诺号探测器捕捉的高清木星云图
自20世纪70年代以来，NASA已向木星派遣了多艘无人探测器进行观测。目前已飞至太阳系外缘的旅行者1号，于1979年发现了木星周围由细微尘埃粒子构成的三个薄环。1987年发射的木星探测器“伽利略号”一直工作到2003年。随后，“朱诺号”探测器于2011年8月5日发射升空，并于2016年7月5日进入木星轨道。
NASA于1月6日公布了朱诺号拍摄的木星照片。通过本次观测，朱诺号发现木星远比预想的更为复杂。地球的磁场像一根条形磁铁，具有南北两极（偶极子），但木星却不同。特别是，研究发现其南极存在多个磁极，与北极情况相异。根据朱诺号的射电观测结果，木星的大气结构在上层云层下方数百公里的深度依然清晰可辨。
朱诺号探测器在2021年探测了木星的卫星木卫三（Ganymede），并于次年详细观测了木卫二（Europa）表面的峡谷和撞击坑。朱诺号对木卫二的探测数据，将为NASA于2024年11月发射的“欧罗巴快帆”（Europa Clipper）探测器提供宝贵资料。“快帆”预计将于2030年抵达木星轨道。
“欧罗巴快帆”的任务目标是飞抵木卫二表面26公里上空，拍摄高分辨率图像并分析其化学成分。借此，科学家们希望能判断这颗卫星是否具备孕育生命的条件。木卫二与土星的卫星土卫二（Enceladus）一同，被列为最有可能在厚厚的冰壳之下存在适宜生命存活的海洋的天体。
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