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为何人类探测器不登陆木星?

发布时间:2023-09-12 14:54:53来源:

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数千年来,人类一直在努力了解太阳系的奥秘。古人通过观测天体的运行轨迹,逐渐发现了五颗行星:金木水火土。这些天体以各自独特的轨道环绕太阳运行,给人类带来无尽的想象和思考。如今,我们的知识和技术已经取得了巨大的进步,人类的探索之路更加广阔而充满挑战。

自从人类首次踏上月球的那一刻起,我们对月球的兴趣和研究就没有停止过。月球表面的地貌、成分以及可能隐藏的宝藏,一直都是太空探险家们关注的焦点。除了科学探索,月球也成为了人类未来太空探索和殖民的潜在基地。这个灰色的卫星见证了人类勇往直前的进取精神。

然而,太阳系的奥秘远不止于此。我们的目光逐渐延伸到了火星,这颗红色行星被认为是人类未来的第二个家园。火星上的地质特征、大气层成分以及水资源的存在与否,都成为了科学家们的关注点。为了揭开这个神秘星球的面纱,人类已经派遣了多次探测任务,并计划在不久的将来送人类登陆火星。这将是人类历史上的又一重大里程碑。

然而人类探测器却从未登陆木星,甚至在未来也没有登陆木星的打算,这是为什么呢?

青色的星球

木星是太阳系中距离太阳第五近的行星,也是体积最大的行星。它的巨大体积和明亮度使其在人类观测中引起了广泛的兴趣和惊叹。早在太空探测器和现代科学之前,人们就对木星有所了解。古代罗马人将这颗行星以主神朱庇特的名字命名,而古代中国则称之为岁星。司马迁在西汉时期的观察中发现木星呈现青色,根据五行学说的原理,青色代表木属性,于是人们又将其称为木星。在道教中,木星被视为福星,自古以来一直具有吉祥的象征意义。

木星是太阳系中距离太阳第五近的行星,也是太阳系中体积最大的行星,它的体积是地球的1,321倍。它的质量约为1.898×10^27千克,相当于太阳质量的约1/1048,是太阳系其他行星质量总和的约2.5倍。由于木星强大的引力,使得它周围聚集了很多卫星。截至2023年2月,科学家们已经发现了93颗木星卫星,这在太阳系里是最多的。

由于木星质量巨大,它的引力场非常强大能够吸引和捕获小天体,影响彗星和其他小天体的运动,导致它们改变轨道或坠入木星大气层。历史上曾发生多次“彗木相撞”事件,比如1994年发生的苏梅克-列维9号彗星撞击木星事件,从地球的角度来说,木星其实帮我们挡了很多彗星的袭击。

木星的云带中偶尔会出现一个巨大的风暴,被称为大红斑。大红斑是一个直径约为几万公里的旋涡状风暴,以逆时针方向自转,中心还有一个核心。大红斑可以持续数小时甚至数个世纪。

另外,木星的大气中还出现了被称为"钻石雨"的奇特现象。因为木星的大气中存在大量的碳元素,当这些碳元素遭遇高压和高温时,会形成像钻石一样的结晶,从而形成"钻石雨"。这种现象是科学家在对木星的观测中发现的,但目前对其具体机理还没有完全理解。但有人根据这一特性,已经想到一条发财路:若是能去木星捡钻石,那岂不是能轻松发大财?然而事实上这是不可能的。

气态巨行星

木星是一颗气态巨行星,其主要成分主要由氢和氦组成。氢是木星最丰富的元素,约占其质量的75%左右,而氦占据了大约24%左右。除了氢和氦之外,木星还含有少量的其他气体,如甲烷、氨、水蒸气。

木星最外层是太阳系最厚的大气层,其厚度超过5000公里。木星的大气层主要由氢和氦组成,占据其高层大气的99%,而其他一些化合物占据了剩下的1%。木星的氢氦比例非常接近太阳系原始星云的理论组成,与土星堪称是双胞胎,因为它们的结构非常相似。木星的大气层包括云层和大气环流。云层主要由氨、甲烷和其他化合物形成,形成了木星表面可见的特征,如彩色条纹和风暴。

在大气层下面并没有固体的表面,而是在高温高压环境下形成的液态氢。只有在木星的核心处,才有铁和硅组成的石质内核。这意味着探测器根本无法降落在木星上,因为它根本不存在固态表面,没有一个关键的“落脚地”。而事实上,探测器甚至根本没法落在它的液体层上。

强大的磁场

木星的行星环相较于土星的环来说较为微弱且难以观察。木星的行星环由一些高能带电粒子组成,形状类似于一个薄圆盘。行星环的厚度约为30公里,宽度约为9,400公里。其中外环较为明显,而内环则几乎完全深入到木星的大气层中。木星的行星环主要由灰尘、岩石和冰粒子组成。这些粒子可能是由木卫二卫星(伊欧、欧罗巴、甘尼美德和卡利斯托)的撞击或彗星的物质释放形成的。相较于土星的壮丽环系,木星的行星环相对较暗淡且不太显眼。

除了行星环,木星还拥有一个强大的磁场。木星的磁场是太阳系中最强大的之一,约为地球磁场的20,000倍。这个强大的磁场与太阳风相互作用,形成了辐射带。辐射带中充满了高能电子和离子,它们受到磁场的引导,沿着磁场线在木星的磁场区域内运动。这些带电粒子的运动会产生强烈的辐射,使得辐射带成为对太空探测器有潜在危险的区域。

这使得人类发射的大部分探测器都只敢在它的外围进行观测,包括早期发射的先驱者号和旅行者号,以及现在还在木星轨道上的朱诺号,然而伽利略号是个例外。

向死亡进发

伽利略号于1989年升空,是美国宇航局最成功的探测器之一。它绕着木星飞行了34圈,主要探测木星和四颗伽利略卫星。它的观测显示,欧罗巴(木卫二)的表面覆盖着一层冰壳,下方可能存在液态水海洋。这些观测结果支持了对欧罗巴潜在海洋存在的假设,并引发了关于该卫星是否具备适宜生命存在条件的讨论。

2003年,伽利略号的燃料即将用尽。为了断绝它坠毁在木卫二上的可能,NASA的科学家决定将其提前毁灭。如何毁灭呢?近在咫尺的木星提供了最好的选择。一直以来科学家们都只是根据现状推测木星的结构,对其大气层的真实情况并没有得到验证。NASA正好借此机会,让伽利略号帮人类探测探测。

9月21日,伽利略号在首席科学家的指令下向死亡进发,它以每小时17万公里的速度坠向木星的大气层。木星上空汹涌的高辐射的“粒子海洋”使得探测器大量仪器受损,但它没有停止反而义无反顾,并且顽强地传回了木星大气层的关键数据。最后它与木星大气层摩擦形成了相当于2倍太阳表面温度的高温和强大气压,这瞬间摧毁了它。而它失去联系的那一刻比预期的早2小时36分钟,这意味着木星的大气环境比预期的更恶劣。以现在的科技水平,人类的探测器根本无法穿越木星的大气层,就更别提接触到液体层了。

结语

木星是一颗气态巨行星没有固态的表面,自然也就不存在所谓的登陆一说。而且它强大的磁场和恶劣的星球环境,使得人类现阶段根本不可能靠近探索。

然而未知和困难是人类进步的动力,我们从未放弃对木星的探索和研究,特别是可能存在生命的木卫二。相比于木星来说,木卫二是可以登陆的卫星,它的表面虽然被冰层覆盖,但内部主要由岩石组成,这与类地行星非常相似。随着科技的发展,相信未来我们会先试着登陆木卫二,随后再对木星的内部进行探索,届时必将开启一个新的时代。

(责编: jiaxing)

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