发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　2023年4月14日欧洲太空总署（ESA）Jupiter Icy Moons Explorer（Juice，之前称为JUICE）成功发射，目标前往太阳系最大的行星木星。现在Juice任务已全面完成部署，处于最终型态，准备于2031年迎接木星的卫星。

图说：Jupiter Icy Moons Explorer（Juice）。图片来源：ESA

　　然而，Juice在太空中的前六周并不顺利，它的冰月探测雷达（RIME）天线被卡住而无法展开，幸好一个多月后工程师们解决了这个问题。RIME装置是关键任务，它可以为木星3个冰冷卫星木卫二（Europa）、木卫三（Ganymede）和木卫四（Callisto）的冰壳绘制地图。Juice天线和吊杆的展开至关重要，因为它们分别承载了Juice的10种仪器，需要与太空船本身的电场及磁场保持一定距离。Juice还将进行一项名为Planetary Radio Interferometer & Doppler Experiment（PRIDE）的实验，其目标是使用特长基线和地面干涉法来精确测量Juice在太空中的速度和位置。

图说：Juice的科学仪器。图片来源：ESA

　　这些仪器将负责探索木星，同时对木卫二、木卫三和木卫四进行35次飞越，据推测它们的冰壳下都含有液态水。此外，Juice还将对整个木星系统做进一步的检查，因为这可能有助于更清晰地描绘出整个银河系中不断发现的系外气态巨行星，以及可能尚未被发现的系外卫星。

　　在这10种Juice仪器中，其中3种在任务中最为重要，其一为之前讨论过的RIME天线，它负责绘制冰冷世界的内部环境；其二是JANUS光学相机系统，它能够捕捉从紫光到近红外线范围中13种不同颜色的影像，并对木卫一Io进行拍摄；其三为Radio & Plasma Wave Investigation（RPWI），将制作有史以来第一张木星周围电场的3D图，它将提供关于能量如何在木星巨大的旋转磁层与冰卫星间木卫二、木卫三和木卫四间相互作用的讯息。例如，这种能量转移驱动了木卫三和木星高层大气中的极光。研究人员表示此3D设计策略使得测量真实的物理数据如能量和动量成为可能，而无需借助理论或模拟来解释。作为Juice前往木星期间对所有仪器进行持续测试的一部分，该团队上週在距地球约800万公里处启动了JANUS，并大量拍摄了时间介于2~0.002秒天鹅座η星的影像。

图说：JANUS的第一张影像，天鹅座η星。图片来源：ESA/Juice/JANUS consortium

　　在前往木星的旅程中，Juice将借助多次重力助推，首先是2024年8月飞越地月系统、2025年8月飞越金星、2026年9月第1次飞越地球、2029年1月第2次也是最后一次飞越地球，然后于2031年7月抵达木星。Juice的主要任务计划只持续4年，但加上对木卫二、木卫三和木卫四的35次飞越，应该能完成大量科学工作，并在此期间让我们更多地了解木星及其众多卫星。在执行任务期间，Juice将会告诉我们关于木星及其冰冷卫星的新发现，而这些发现将如何影响我们对冰冷世界及其潜在适居性的理解？时间将会证明一切。（编译/台北天文馆赵瑞青）

图说：Juice的木星之旅。图片来源：ESA

资料来源：Universe Today

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　英国里兹大学（University of Leeds）的学者相信，他们可能找到了木星著名条纹背后长期存在的谜团解答。木星的外观以色带和着名的大红斑为特征，这些色带经常会发生移动和变化，然而至今还无法解释其成因。

图说：地面红外望远镜拍摄的木星5微米（10^-6公尺）波段辐射影像。从2001年5月到2011年12月，可以看到北赤道带（蓝色虚线之间）辐射亮度的显著变化。图片来源：Arrate Antuñano/NASA/IRTF/NSFCam/SpeX

　　现在，美国NASA的朱诺号任务提供了关于木星磁场的新发现。来自该大学数学学院的Kumiko Hori博士和Chris Jones教授相信他们可能找到了答案。Jones教授提到，用望远镜观察木星，会看到沿纬度线环绕赤道分布的暗带和亮带的带状云条纹，若放大来看，可以看到云层在非常强烈的东风和西风推动下快速移动。在赤道附近，风向东吹，但当向北或向南改变纬度时，风就向西吹。然后若再移动一些，又会向东吹。这种东西风交替的模式与地球上的天气截然不同。每隔四五年，云带的颜色又会改变，成因为何一直是个谜。

　　科学家已经知道，木星不断变化的外观与这颗气态巨行星表面以下50公里处的红外光变化有关，而本研究表明，这些变化可能是由行星内部深处的磁场变化所引起。利用朱诺号探测器收集的数据，能够监测和计算木星磁场的变化。朱诺号探测器自2016年以来一直绕木星运行。Jones教授补充说，在行星磁场中有可能出现波状运动，这种运动被称为扭转振荡（torsional oscillations）。令人兴奋的是，当我们计算这些扭转振荡的周期时，它们与木星红外辐射中看到的周期相对应。

　　透过多年来对磁场的观察，他们已经能够追踪到它的波动和振荡，甚至能够追踪到木星上一个被称为「大蓝斑」（Great Blue Spot）的特定磁场点。这个斑点一直在向东移动，但最新的数据显示，移动速度正在放缓。这让研究团队相信，这是一个振荡的开始，因它逆转并开始向西移动之前，移动速度会放缓。

　　Hori博士说提到，扭转振荡如何准确产生观测到的红外线变化，这可能反映了复杂的动力学和云气溶胶反应，这些不确定性需要更多的研究。本研究已发表在《自然·天文学》期刊上。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：University of Leeds

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　木星是太阳系中质量最大的行星，在2019年10月8日，土星确认轨道的卫星数量首次超过木星，达到82颗，虽然在不久后，有一位业余天文学家确认了第80颗木星卫星的轨道，缩短了与土星卫星数量的差距，仍无法撼动土星的卫星数量冠军宝座。

　　2022年12月，卡内基科学研究所的天文学家Scott S. Sheppard在个人网页上将木星卫星数量更新为83颗，却没有任何相关内容或研究资料佐证，我们当时推测他本人正在撰写相关文章提交研究单位，不过这一揭露就是12颗，使木星的卫星一次增加到92颗，重新夺回卫星数量冠军的宝座。

图说：紫色轨道为伽利略四大卫星、蓝色轨道为希马利亚群的新卫星、绿色轨道则卡尔波群新卫星，红色轨道则为外围的九颗新卫星。

　　之所以会延迟一段时间才发表主要是因为这些新的卫星环绕木星的时间较长，天文学家必须跟踪一圈完整轨道，以确保它们实际上是绕木星运行。新发现的12颗卫星中，有9颗特别遥远，根据Sheppard提交给小行星中心的观测资料显示，这9颗卫星的轨道周期都超过550天并且相对较小，除此之外还处于逆行轨道，意即这些新卫星可能是中途被木星的引力拦截的小行星，又或者是稍大的天体互撞的破碎残骸。

　　除了几个较大的伽利略卫星外，那些较小的顺行卫星都比逆行卫星更难发现，因为它们离木星较近，来自木星的散射光极其强烈，即使到现今也才发现了13个顺行小卫星。这些顺行小卫星又分成两群，希马利亚群及卡尔波群，前者以木星的第五大卫星命名，这群卫星距离木星约1100万至1200万公里，共有9颗，本次又发现了2颗；卡尔波群则以2005年确认的卫星卡尔波命名，所谓的「群」其实也只有这么一颗，它离木星更远，到达了1700万公里，而本次新增的卫星中有一颗就跟卡尔波的轨道类似，因此说它们成「群」也许不再奇怪了。

　　新发现的木星卫星可以成为未来木星飞掠任务的绝佳目标，这包含欧洲太空总署即将于2023年4月发射的JUICE任务和美国太空总署的欧罗巴快艇任务。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

发布单位：台北市立天文科学教育馆

　　根据地面和太空望远镜收集的大量观测数据，木星对流层上层的温度呈现出规律的波动，似乎与季节变化无关。这一令人惊讶和有趣的发现可能有助于了解这颗气态巨行星的奇怪天气。

图说：欧洲南方天文台甚大望远镜的木星红外图像，较亮的区域较温暖且云层较薄，较暗的区域则相反。图片来源：ESO / L.N. Fletcher

　　英国莱斯特大学的行星科学家Leigh Fletcher表示：我们现在已经解决了难题的一部分，即木星大气显示出这些自然循环。要了解是什么驱动了这些循环以及它们为什么会有这样的时间周期，我们需要探索云层的上层和下层。

　　毫无疑问，太阳系中最大的行星木星与我们居住的地球截然不同。它被狂风吹拂，笼罩在厚厚的云层中，有着比地球还大的风暴。

　　木星最明显的特征为深浅交替平行于赤道的云带，浅色称区，深色称为带，其喷流气流以相反的方向快速运动。从红外图像中得知，较暗的带较暖，部分是因为云层较薄，允许更多的热量从行星内部逸出。

　　木星的另一件有趣的事情是它的自转轴没有太大的倾角。木星的自转轴相对于公转轨道面仅倾斜3度。在地球以及火星和土星等其他行星上，自转轴的倾斜（地球为23.4度）使两极朝向或远离太阳，导致明显的季节性温度变化。因此科学家们从未预料到木星会有明显的温度变化周期。

　　来自航海家号和卡西尼号上仪器的数据，以及来自甚大望远镜、Subaru望远镜和NASA红外望远镜设施的数据，为由NASA喷气推进实验室的行星科学家Glenn Orton领导的团队提供了数十年的热数据。

　　令他们惊讶的是，他们发现木星温度波动的周期为4年、7年至9年，以及10年至14年，涉及不同的纬度。他们发现，这些似乎与季节性温度变化无关。

　　然而，存在一些内部一致性：随着北半球特定纬度的温度升高，南半球相应纬度的温度会下降，特别是在纬度16、22和30度。就好像木星是它自己的镜子，被赤道一分为二，保持着热平衡。

　　Orton表示：这是最令人惊讶的，我们发现了距离非常遥远的纬度之间温度变化的关系。这类似于我们在地球上看到一个地区的天气和气候模式会对其他地方的天气产生显著影响。

　　目前尚不清楚是什么驱动或连结这些温度波动，但是可以在木星大气更高处找到线索，即位于对流层上方的平流层。在木星赤道，对流层的温度变化与平流层的变化相反。这表明在高海拔地区发生的任何事情都会影响下方发生的事情，反之亦然。

　　不管如何，这项研究是一个非常重要的拼图，有朝一日，它可能会帮助科学家们准确地理解和预测木星的天气。

　　Fletcher表示：如果我们能够将木星大气中的因果连结起来，测量这些温度变化和周期将是朝着全面地获得木星天气预报的里程碑。而更大的问题是，我们是否在未来可以将其扩展到其他巨行星，看看是否会出现类似的模式。

　　该研究已发表在《Nature Astronomy》上。（编译/台北天文馆施欣岚）

资料来源：Science Alert

发布单位：台北市立天文科学教育馆

图说：木星与它的几颗大卫星，还有木卫二和木卫三的清晰影像。

　　上图里面的五张小照片分别属于木星结了冰的两颗卫星：木卫二（Europa）和木卫三（Ganymede），它们和木星的大小比例如底图所示。虽然这两颗卫星在木星前面看起来是那么地小，但木卫二和我们的月球其实大小相近，木卫三更是整个太阳系中最大的卫星，甚至比水星还要大！下排最左边的照片属于木卫二，而其他四张则是属于木卫三。从地面望远镜要观察这些卫星十分具有挑战性，由于它们的视直径非常小，地球的大气扰动将会对影像产生严重的破坏。所幸科学家研发出自适应光学技术，使得影像得以修正失真，得到非常清晰的影像。你甚至可以在影像中找到只有150公里小的细节！

图说：VLT拍摄的木卫二表面影像。

　　由于这些卫星环绕木星的轨道略呈椭圆形，当它们公转时，来自木星的引力将会周期性地拉伸和挤压这些卫星的地层，进一步使得卫星的内部温度提高，甚至产生火山等等活跃的地质现象。木卫二被发现因为这样的潮汐力作用而在其冰质的地面下有存在液态海洋的证据，其表面上明显的纹路是木卫二最大的特征。一般认为，这些冰冻星球表面较深色的位置，地质年龄是比较古老的。然而不像明亮的部分已知是水冰与盐类，目前天文学家对暗色的地质组成仍有相当多的疑问。

图说：VLT拍摄的木卫三表面影像。

　　欧南天文台ESO使用位于智利的甚大天文台VLT拍摄了这一系列的木星卫星影像，VLT包含四座8.2公尺口径的望远镜和四座1.8公尺的辅助望远镜。在影像中的明亮区域主要由水冰所组成，并通常带有不少的盐分。大型地面望远镜虽然仍受大气扰动的干扰，但透过自适应光学等方法让望远镜能发挥该口径所具有的实力。相较于太空望远镜或发射太空船的超高成本，研发高效的自适应光学是相当合算的投资。（编辑/台北天文馆谢翔宇）

资料来源：ESO