朱诺号重磅发现！木星大气水含量高达0.25%，是太阳的3倍！

美国宇航局“朱诺号”任务首次提供了关于木星大气中水含量的科学结果，其研究发现发表在《自然天文学》期刊上，朱诺号研究结果估计：在木星赤道，含量水约占木星大气中分子的0.25%，这几乎是太阳的三倍。这也是自1995年美国宇航局（NASA）伽利略号任务提出：木星与太阳相比可能非常干燥（比较不是基于液态水，而是基于太阳中存在的氧和氢）以来：

朱诺号是关于木星这个气体巨星丰富水的第一次发现。几十年来，对木星大气中水总量的准确估计，一直是行星科学家愿望清单上的一个问题：这个气态巨星中的数字，代表了我们太阳系形成之谜中缺失的关键一块。木星可能是第一颗形成的行星，它含有大部分没有并入太阳的气体和尘埃。关于其形成的主要理论，依赖于行星吸收的水量。水的丰富程度，对木星这颗气态巨星的气象学和内部结构也有重要影响。

虽然旅行者号和其他航天器在木星上探测到闪电（一种通常由湿气助长的现象）暗示着水的存在，但对木星大气层深处水量的准确估计仍然难以捉摸。1995年12月，在伽利略号探测器在木星下降过程中停止发射57分钟之前，它向下发射了光谱仪测量这颗气体巨星大气中的水量，深度约为75英里(120公里)，那里的大气压达到了每平方英寸约320磅(22巴)。研究这些数据的科学家发现水量比预期少了十倍，这让他们感到沮丧。

更令人惊讶的是：伽利略号探测器测量到的水量，在测量到的最深处似乎仍在增加，远远低于理论表明大气应该充分混合的地方。在混合良好的大气中，整个区域水分含量是恒定的，更有可能代表木星全球平均水平；换句话说，它更有可能代表全球范围的水。当与地面望远镜同时获得的红外图相结合时，结果表明探测器可能只是运气不佳，对木星上一个异常干燥和温暖的气象点进行了采样。圣安东尼奥西南研究所的朱诺首席研究员斯科特·博尔顿(Scott Bolton)说：

就在我们认为已经搞清楚事情的时候，木星提醒我们还有很多东西要学。朱诺号令人惊讶地发现，即使在云顶之下，大气也没有很好地混合，这是一个我们仍在努力解开的谜团，没有人会猜到，水在整个星球上可能是如此多变。朱诺号是一艘旋转的太阳能航天器，于2011年发射升空。由于伽利略号探测器的经历，该任务寻求获得这颗大星球上大片区域的水丰度读数。朱诺号的微波辐射计(MWR)是一种新型深空行星探测仪器，它使用六个天线同时测量多个深度的大气温度。

微波辐射计利用水吸收特定波长的微波辐射这一事实，这与微波炉快速加热食物的技巧相同。测量的温度被用来限制深层大气中水和氨的数量，因为这两个分子都吸收了微波辐射。“朱诺号”科学团队使用了“朱诺号”头八次科学飞越木星时收集的数据产生了这些发现，最初集中在赤道地区，因为那里的大气看起来比其他地区混合得更好，甚至在深度上也是如此。从朱诺号轨道上，辐射计能够从比伽利略号探测器更深的地方收集到木星大气层数据。

深度达93英里(150公里)，那里的压力达到了大约480磅/平方英寸(33巴)。加州大学伯克利分校的朱诺科学家程里说：我们发现木星赤道的水，比伽利略探测器测得的要大。由于木星的赤道地区非常独特，需要将这些结果与其他地区的水量进行比较。朱诺号53天轨道正如预期的那样缓慢地向北移动，每一次飞越都会使更多的木星北半球变得更加清晰。

科学团队渴望了解大气水分含量如何随纬度和地区的变化而变化，以及富含气旋的两极，能告诉科学家关于这个气体巨星全球水资源丰度的什么信息。朱诺号第24次科学飞越木星发生在2020年2月17日，下一次科学飞越发生在2020年4月10日。每一次科学飞跃都是一次发现的事件，飞跃木星，总会有新的东西被发现。同时朱诺号给我们上了重要的一课：我们需要与一颗行星近距离、私密地接触，以检验科学研究理论。

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博科园｜研究/来自：NASA/JPL喷气推进实验室

参考期刊《自然天文学》

DOI: 10.1038/s41550-020-1009-3

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