太陽系相比于整個宇宙，猶如一粒微塵般毫不起眼；我們所在的藍色地球相比于整個太陽系，也如同一粒微塵。我們人類，在這粒微塵之上，仰望星空，想象著有朝一日，能夠遍訪宇宙中的所有星球，能夠游歷宇宙中的每一個角落。

　　在之前的系列中，我們已經拜訪過了太陽系的所有類地行星。類地行星都有鮮明的巖石圈邊界，因此可以腳踏實地地去考察，這可是我們地質地球所的專長。然而太陽系八大行星的另外四顆——我們稱之為巨行星——它們并沒有一個類似于地面的東西，來讓我們登陸拜訪。

　　不過，航空、航天、航海，同樣是地球科學研究的常見載體。四顆巨行星的復數個的巖石衛星，也有著值得考察的非凡特性。所以今天，我們就來看看離我們最近，也是太陽系最大的巨行星：木星。

　　木星：

　　太陽系的真正強者

　　木星是太陽系真正的強者。跟木星比起來，太陽系的其它行星都是 DD。

真正的強者：木星

　　木星的質量，是太陽質量的千分之一，聽起來似乎不大。但是實際上，木星的質量是太陽系其他七大行星的質量的總和的 2.5 倍還多，大約等于 318 個地球質量！而從體積上來說，我們所熟知的，木星的標志性景觀現象——木星大紅斑，完全可以容納得下整個地球。

圖注：木星與太陽、木星與地球的對比

　　木星體積很大，盡管離我們很遠，它在夜空中也非常明亮，是夜空中第三亮的天體，僅次于月亮和金星。它的反光，甚至已經強到足夠形成影子了。

圖注：月亮旁邊那顆亮星就是木星

　　按理說，按照小說的一致套路，大凡是身形龐大的家伙，行動必然遲緩。然而木星卻是個“敏捷的胖子”。木星的自轉周期大約是 9.925 小時，是整個太陽系中自轉最快的行星。體積大，轉的快，這就形成了一個顯而易見的后果，這個胖子變得很扁。就算是用入門級的天文望遠鏡，也可以看出，其赤道要比兩極直徑更大，大約相差將近一個地球還多。

　　木星的很多特殊性質，都跟其碩大，龐大，巨大，宏大，偉大……總之非常非常大的體型，以及作為一個“敏捷的胖子”的本性有關。

　　木星很大，但是自轉又很快，赤道地區的轉速達到 12.6km/s——這比脫離地球的所謂“第二宇宙速度”；11.2km/s，還要快，作為對比，地球赤道地區的轉速只有 460m/s，相差 27 倍。木星的大紅斑，就是因為超高速的表面風，形成的一種湍流風暴。暴躁而充滿破壞欲，這是木星這個平和的名字下隱藏的特性。

圖注：旅行者 1 號拍攝的木星，32 天每 10 個小時拍攝一張圖片的合成

　　高速自轉的流體，就像線圈里流動的電流，使得木星具有了強大的磁場。這個磁場遠比地球的磁場強，赤道地區約有 0.42mT，兩極地區則達到 1.0-1.4mT。地球兩極的磁場，大約只有 0.06mT，弱了 20 倍。這樣強的磁場，使得木星兩極產生了絢爛的極光。

圖注：哈勃望遠鏡拍攝的木星極光

　　這么狂暴的環境，木星恐怕是登陸不成。

　　所以，我們先把目光轉向木星的幾顆衛星。看看要登陸考察那些衛星，大概需要什么條件。這絕對不是慫了，而是遵從心的呼喚。

圖注：木星和它最大的四顆衛星

　　木星的衛星

　　木星已確認有 79 顆天然衛星，大小迥異。一般來說，我們最關心其中最大的四顆，也即木星的主衛星群，分別是木衛一：Io（伊奧）；木衛二：Europa（歐羅巴）；木衛三：Ganymede（蓋尼米德）；木衛四：Callisto（卡利斯托）。

　　這四顆衛星于 1610 年前后，被伽利略（沒錯就是那個發明了伽利略望遠鏡的人）用 30 倍光學望遠鏡觀測到并記錄下來，因此也被稱為木星的“伽利略衛星”（Galileo moons），這四顆衛星占到木星衛星總質量的 99.999%。

　　四顆衛星中的前三顆，形成了1：2：4 的公轉周期軌道共振，他們可能是由木星的原始吸積盤形成的。

圖注：伽利略衛星的軌道共振

　　木衛一：Io

圖注：Galileo 拍攝的木衛一真彩圖像。

　　如果要說太陽系內什么地方最接近煉獄的話，那么木衛一可能就是這樣一個地方。

　　木衛一是全太陽系已知的天體中最干燥的地方，含有最少的水分子。其表面已知有超過 400 座活火山，是太陽系地質活動最活躍的地方。上圖中的那些黑點和孔洞，就是火山口。火山中流淌出來的巖漿，涂布在木衛一的表面，形成五顏六色的地表。活躍的地質活動，是由于木星，以及木衛二、木衛三、木衛四的引力潮汐，共同作用于木衛一上。木衛一內部的物質，像一個面團一般不停被搓圓捏扁，因此爆發出火山。

圖注：僅僅八年，木衛一上地形就發生了很大的改變。

　　這樣的地方對一般人而言是地獄，但對于地質學家和地球物理學家來說絕對是不可多得的實驗室。火山，地震，潮汐在這里輪番上演，值得研究的事例必然多不勝數。

　　科學研究首先要做好防護，正所謂安全第一。

　　木衛一的表面，火山噴發出有毒有腐蝕性的氣體，首先需要對這些揮發分和噴出物做好防護。

圖注：新視野號探測器拍攝到的木衛一火山，將物質噴發到距其表面 330km 高空

　　此外，儀器和人員裝具的耐高溫性能也一定要好，這里四處巖漿橫流。

圖注：伽利略號拍攝的相關區域的巖漿流

　　木衛一幾乎沒有大氣，其較小的重力，以及來自木星的強大的重力拖曳，也不足以讓其維持住火山噴出的氣態物質。那么這些物質去哪里了呢？

圖注：月球、木衛一、地球的尺度對比

　　原來，這些物質在噴出木衛一之后，被木星的強大磁場（之前提到過）所捕獲，形成一圈甜甜圈形狀的等離子體環，這個等離子體環是目前空間科學的熱點研究目標，如果感興趣的話，歡迎大家報考地質地球所的空間物理專業。（因為打廣告而被領導拖走）

圖注：木星的甜甜圈狀等離子體環

　　因為這個等離子體環的存在，木衛一表面被加速后的等離子體轟擊。人員在木衛一的表面，還必須做好電離輻射的防護。

　　木衛二：Europa

圖注：伽利略號探測器拍攝的木衛二

　　木衛二的名字，歐羅巴，來自于希臘神話神王宙斯的愛人 Europa，宙斯在羅馬神話里就對應著神王 Jupiter。順便一提，剛才的木衛一 Io，以及接下來要提到的 Callisto，還有 Ganymede（是個男神，男的），也是宙斯這個渣男的愛人。

　　木衛二是四顆伽利略衛星中最小的一顆，比地球的月亮稍微小一點點。但與月亮不同，歐羅巴擁有太陽系最光滑的固態表面。目前認為，她的表面有一層薄薄的冰殼，冰殼下面則是對流的固態冰，或者液態的水——也就是海洋。

圖注：木衛二的兩種可能的表面結構

　　那么說到這兒就已經很明顯了，去木衛二，我們需要帶上最好的鉆頭，去鉆取冰心樣本。也要帶上地震儀，去看看在這厚厚的冰蓋下，到底有沒有一片液態的海洋等待我們去遨游。

圖注：坐上潛水艇去探索木衛二冰面下的秘密世界

　　如果幸運的話，我們隨身攜帶的潛水服可能也會派上用場。之前在木衛一干渴得不行的喉嚨，也可以在這里得到一些滋潤——不過記得水還是要煮開再喝。

　　但是，由于木星磁場的影響，木衛二表面的輻射還是非常強！稍微暴露在外界就會導致嚴重的疾病，所以還是要做好輻射防護。

　　木衛三：Ganymede

　　前面的歐羅巴已經夠“水”的了，可是還有更水的！

　　木衛三，蓋尼米德，經過分析發現，木衛三大約由等量的硅基巖石和水組成！

圖注：木衛三的圈層結構，兩層冰夾一層水。

　　根據科學家的分析，Ganymede 也許擁有全太陽系最大的海洋，水深可能達到 800km。而由于潮汐和內部熱源的作用，Ganymede 的海底也許會比冰水二相點（在地球上是 0 攝氏度）高 40 攝氏度——這意味著生命可能也存在于這片海洋中。

　　此外，木衛三是整個太陽系最大的衛星，大于月球，甚至比行星水星還要大一點。較大的體積和質量，以及流體的內核，使他像地球一樣，具備了內生的磁場。對于一顆衛星來說，這是極為難得的。

圖注：木衛三的磁場結構圖，

　　木星在右邊，軌道方向為垂直紙面向外，磁場與木星磁場結合在了一起。

　　由于內生的磁場，木衛三上也有極光。

　　而這簡直太棒了，也許這里就是人類的下一個家園呢？比如未來水世界？

　　所以需要帶上什么還用得著說么？當然是帶上全套家當啊~比如烤魚用的爐子和煮湯用的鍋……不是，我的意思是地質錘、羅盤、野簿，還有重磁電震的各類儀器！

　　木衛四：Callisto

圖注：伽利略探測器 2001 年拍攝的木衛四

　　木衛四相比起前面的木衛三，木衛二，似乎就沒有那么有趣了。

　　根據現在的調查，木衛四似乎并沒有完全分異，各種組分在其圈層結構內混合在一起。在木星的磁場環境中，木衛四呈現出很高的電導率，一般代表它含有大量的水。木衛四顯得有點離群索居，并沒有跟前三位兄弟一起，跳起軌道共振的舞蹈。它的軌道半徑比較大，距離木星很遠。

　　但是這些特性，使其成為一顆很安全的天體。

　　由于圈層分異不顯著，軌道又很外圍，其地質結構非常穩定。距離木星很遠，從而躲開了那個甜甜圈形狀的等離子體環，輻射很低。同時巖石含水量又比較高。如果用電解水的方法來生產燃料，那么完全可以將這里改造為一個探索木星系的驛站。

圖注：在木衛四上建立前哨驛站

　　也就是說，如果將來有機會拜訪，地質學家們可能只需要帶好身份證和信用卡，來這里享受熱水、熱湯、舒適穩定的床鋪，以及價格公道的飛船加油服務。

　　聽起來其實也很不錯。

　　回到木星

　　但是等一下，我們最終還是要探索木星的不是么？不能因為一點點困難就被嚇倒！（12.6km/s的風呼嘯吹過）

圖注：Juno 探測器拍攝的木星

　　木星籠罩在厚厚的云層下，其可能存在固態的核心，但是可能不是人類輕易能夠到達的地方。其大氣層的狂暴的風暴，也不是現在的科學技術能夠哪怕想象出一種飛行器，來在內部航行的。最堅固的機翼會折斷，最厚實的氣球會被撕碎，火箭會迅速失去平衡。

　　科學家可能要像蜻蜓點水一樣，在木星的大氣層淺表輕輕一觸，采集一點樣本，然后立刻退出大氣層。

　　所以各位讀者有沒有什么好的想法呢？（抄評論預警）

　　按照慣例，總結一下

　　為了探索木星這樣一個豐富多彩，危險與機遇并存的世界，我們需要：

　　首先，做好防輻射的工作，以抵抗木星甜甜圈的傷害。

　　第二，請教一下夏威夷那邊的科學家，在充滿毒霧和巖漿的火山口，如何開展科研。

　　第三，帶好鎬頭和鉆機，還有潛水服，以便在木衛二和木衛三撈魚吃。

　　第四，隨身攜帶小水槽和碳棒，也許可以現場制取火箭燃料。

　　第五，詳細詢問本文的讀者有沒有什么好辦法可以去木星本體上逛一逛。

　　最后，帶好自己的毛巾！

　　然后跟志同道合的人一起，用好奇心，去戰勝一切不可能！

　　美編：張 岳
　　校對：李玉鈐

總結

以上是生活随笔為你收集整理的太阳系的真正强者：木星的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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