木星作为太阳系中第五颗行星,以其庞大的体积和强大的引力著称,早在人类历史的长河中就被观测和记录。它不仅是太阳系中最大的气态巨行星,同时其质量超过了其他所有行星的总和,这赋予了它无可比拟的重要地位。木星环绕太阳的平均距离约为5.20天文单位,公转周期接近11.86年。其直径是地球的11倍,是夜空中继月亮和金星之后第三明亮的天体,一直以来都是人类天文观测的焦点。本文将带您回顾从1906年至今关于木星的关键历史事件和科学进展,见证人类对这颗巨行星逐步揭开的神秘面纱。1906年,被誉为木星第一个特洛伊小行星的588 Achilles,由德国天文学家马克斯·沃尔夫发现,它的发现为木星和太阳系动力学研究开辟了新篇章。
1910年代至1930年代,天文学家对木星大气成分的观测逐渐深入。1932年,鲁珀特·威尔特通过光谱分析首次确认了木星大气中氨和甲烷的存在,这一发现为理解木星复杂的气候系统打下了基础。到了1938年,科学家们注意到木星大气中的白色椭圆风暴结构,这些抗旋涡现象展示了木星大气的动态特征。随后在1939年和1940年,更小型的白色椭圆风暴出现,经过数十年的演化与合并,最终促成了知名的"大白斑"(Oval BA)的形成。1955年,木星的神秘电波活动被发现,伯纳德·伯克和肯尼斯·富兰克林揭示了木星在22.2兆赫兹频率段发射出一系列强烈的无线电波爆发,这体现了木星强大的磁场活动。随着人类太空探索的进展,1973年成为木星研究史上的一个重要年份。
当年先锋10号号成为首个飞越木星的自动探测器,首次返回了木星及其卫星的近距离影像,并发现了行星周围远超预期的辐射带强度。此后,多个探测器陆续飞越或进入木星轨道,极大地丰富了科学家对木星物理特性和卫星系统的认识。1976年,国际天文学联合会正式确认"木星"作为该行星的官方名称,并以罗马神话中最高神的名字命名。此后,新发现的木星卫星多以神话中与木星相关的人物命名,增加了科学与文化的融合色彩。1979年,旅行者1号飞船飞掠木星,带回了前所未有的图像和数据,进一步揭示了木星大气结构和卫星多样性。1992年,太阳探测器天琴座号利用木星引力完成轨道调整,期间对木星磁层进行了详尽探测。
1994年7月,彗星舒梅克-列维9号撞击木星,这场天文奇观不仅吸引了全球天文台的高度关注,也为研究行星撞击事件提供了珍贵数据。与此同时,伽利略号探测器也见证了该撞击事件。1995年12月,伽利略号成为首个绕木星运行的人造物体,同时释放了一颗钛质大气探针进入木星大气层,首次直接测量了大气的物理和化学性质。1997年的研究回顾了早期天文记录对于木星撞击的记载,显示过去的文献大多缺乏可靠证据。1998年,木星大气中两处白色椭圆风暴合并,增强了科学家对气象动态的理解。随后,1999年木星外围诸多小卫星的发现,打破了先前以四组四颗卫星分类的体系,凸显了它的卫星系统更加复杂和多样。
进入新千年,2000年木星南半球形成的Oval BA成为继大红斑之后最显著的气象特征,当年包括卡西尼号在内的探测器飞越木星,获取更高分辨率的影像。2003年9月21日,伽利略号任务结束,轨道器被引导进入木星大气中销毁,避免对内部卫星尤里亚可能存在的生命环境造成污染。2005年,原计划对木星冰卫星进行深入探测的NASA木星冰月轨道器任务(JIMO)因预算原因被取消。2007年,冥王星探测器新视野号利用木星引力助推,途中顺便研究了木星卫星Io的火山活动和其他卫星特征。2008年,计算机模拟显示木星在彗星撞击和轨道扰动中的作用比此前认为的更为复杂,其引力既能吸积也能引导彗星进入内太阳系。2011年,欧空局正式结束与美国NASA在联合木星系统任务(EJSM)上的合作,主要原因是NASA的预算压力。
2015年,科学家测量发现大红斑的尺寸约为16500公里长、10940公里宽,同时其体积出现逐年缩减趋势。2016年7月4日,NASA的朱诺号探测器成功抵达木星,展开从极地轨道长达数年的详细研究。8月27日,朱诺号完成首次近距离飞越,发回首张木星北极图像。同年,一项有趣的研究指出,早在公元元年前,巴比伦天文学家已使用梯形法则对木星沿黄道的速度积分,展现了古代文明对木星运动的深刻理解。2017年4月,科学家发现了位于北极的"巨型冷斑",这为了解木星高层大气热力学带来了新视角。2018年7月,朱诺号完成其预算内的12次轨道飞越。
2018年6月,NASA决定将朱诺号任务延长至2021年7月。2020年,计划在2020年代发射的联合NASA和ESA的EJSM/Laplace任务重新启动,旨在进一步研究木星及其冰卫星。2021年10月,朱诺号任务的一次飞越精准测量大红斑的深度,估计为300至500公里。2023年4月14日,欧洲空间局发射了木星冰月探测器JUICE,开启对木星系统新一轮的探勘。2024年10月14日,NASA发射了"欧洲剪辑者"任务,专注于对木星卫星欧罗巴的深入研究。作为延续,朱诺号任务延长至2025年9月,期间计划多次近距飞掠木星的主要卫星,包括盖尼米德、欧罗巴和木卫一。
更远的未来,2035年计划发射中国国家航天局的天问4号任务,目标是对木星体系进行全面探测,或包括木卫四卡利斯托。纵观木星自1906年以来的探测与发现历史,科学家们从首次发现其特洛伊小行星、探测气体成份、识别风暴系统到利用近探测器技术解密其深层结构,如今对这颗巨行星的认知已跨越了数个层次。木星不仅是太阳系动力学研究的关键节点,其复杂的磁场、辐射带、大气运动、以及丰富的卫星系统,都为天文学、行星科学乃至生命起源研究提供了宝贵的平台。未来,借助JUICE、欧洲剪辑者以及天问4号等前沿任务,关于木星及其卫星的未知谜题有望被逐步揭示,人类对这一巨大行星的认识将达成新的高度。对木星的探索不仅是科学的突破,亦是人类对宇宙奥秘不断追寻的象征。 。
