“JUICE”：开启木星探测新纪元

最近，根据美国航天局官方网站的消息，美国航天局将与欧洲航天局(欧空局)携手探索木星及其卫星。这种合作现已进入实施阶段。

据报道，欧空局的“木星果汁”将于2022年左右发射，并于2029年到达木星。对这颗质量是地球300倍的巨型行星的磁气圈、湍流大气和伽利略卫星进行深入探索将需要四年时间。美国航天局将提供紫外分光仪、“冰月探测实验雷达”子系统等。为了这次任务。

从“伽利略”到“朱诺”再到今天已经进入实质性阶段的“果汁”，人类从未停止过对木星的探索。然而，“前辈”创造的辉煌已经过去了。今天的“果汁”还有什么其他用途？

目标是探索木星的卫星

今天，“朱诺”号发回了几幅清晰的木星照片，它不仅测量了木星的引力场、磁场和极磁层，还为人类寻找了有关木星形成的各种线索，包括木星的核心、深层空气中的水储存以及时速高达618公里的飓风。

北京大学空间科学与探索中心主任宗秋刚曾参与过许多欧空局和美国航天局的国际空间任务，他告诉《中国科学新闻》，“JUICE”的目标不是瞄准木星本身，而是研究围绕木星运行的三颗伽利略卫星:木卫四、木卫二和木卫三，以木卫三为主要研究对象。

与“朱诺”相比，JUIS侧重于研究木星卫星的表面和内部结构，包括掌握卫星和木星之间的相互作用以及卫星本身的化学成分。“这是因为科学家们已经判断出在这些卫星的外层冰壳下有一大片海洋。该计划的目标之一是确定这些卫星的液体海洋的性质。”宗秋刚说。

木卫三被认为是主要的研究对象，因为它是太阳系中唯一已知的含有自身磁场的卫星。因此，“果汁”将进一步研究卫星和木星磁场之间的相互作用过程，这将有助于人们了解木星系统的演变和动力学。

"对于欧罗巴，‘果汁’还计划进行两次实质性的飞越."宗秋刚介绍说，科学家们的重点是发现木卫二上生命的基本化学成分，包括有机分子，并了解其表面和非水冰成分物质的形成特征。

除了上述任务之外，“地球观测站”还将发现木星系统变化的多样性和三颗卫星在地质尺度上的稳定环境条件，包括它们与整个伽利略卫星重力的耦合及其对伽利略卫星系统的长期潮汐影响。

适合生命生长的类地环境

“考虑到木星及其卫星就像一个迷你太阳系，研究它们可以帮助我们理解像太阳及其行星这样的恒星系统的形成和演化。”宗秋刚强调，木卫二是太阳系中储水能力最大的卫星，木卫三的地形特征表明，它可能经历过类似地球的板块活动。

此外，木星和地球一样，是一个偶极场，在太阳风的作用下，形成磁气圈和辐射带。同时，由于太阳风和磁气圈的影响，木星上出现了持续时间长、强度高的极光。这种环境与地球的磁场环境极其相似，这将在理解太阳和地球之间的耦合中发挥重要作用。

"木星及其卫星对人类理解宇宙和宇宙中的生命具有重要意义。"宗秋刚说，一旦人类通过探测器知道木星或其卫星上有真实的生命，我们就可以通过比较生命和地球上的生命在组成和结构上的差异，进一步探索不同环境对生命进化的具体影响。

南京大学天文与空间科学学院教授周立勇也表示，木星的卫星可能和地球一样适合生命。他指出，作为一个远离太阳的行星，如果有生命，光和温度对生命繁殖的影响可能需要重新考虑。周立勇认为，人类可能必须给行星系统中所谓的“可居住区”下新的定义，并对生命发生和发展的具体条件下新的结论。

“木星的卫星有点类似于类地行星。虽然表面温度很低，但可能存在某种形式的生命，因为冰层下可能有液态海洋，有内部热源。”南京大学天文与空间科学学院教授杨晨认为，这也是木星的卫星成为人类探索外星生命的焦点的原因。“如果我们在木星的卫星上发现某种形式的生命，那么了解生命形成的条件、生命形式的多样性、生命的进化以及地球上生命的起源对我们来说将具有重大意义。”

无法“着陆”的探测器

尽管木星及其卫星对人类探索宇宙奥秘具有重要意义，但木星的强磁场和磁场与太阳系相互作用产生的强辐射已成为阻止人类探测器成功到达木星的关键。

陈阳强调，木星是一颗高温气态行星，人类不可能在“野外”探索中“着陆”木星。相反，他们只能通过航天器掠过、轨道运行和穿透来研究木星的磁场强度和方向、气体成分、温度、密度、压力以及其他特征和参数。

周立勇表示，这种特殊的探测方法也给空间探测器飞行轨迹的准确性、科学载荷计算以及与地球的通信带来了巨大挑战。此外，陈阳认为木星附近的宇宙射线及其辐射比太阳系大部分地区的强，这也是航天器的一个大问题，必须采取特殊的保护措施。

“如果我们想成功到达木星，我们需要做更充分的准备，包括进一步了解木星及其卫星的组成、重力场、磁场、内部和外部结构，以及航天器设计的进一步突破。”宗秋刚说。