澳科大科学家破解“朱诺号”宇宙飞船玤密码助了解木星

木星是太阳系最大的气体星球，其总质量是太阳系中其它所有行星、卫星的总质量的2.5倍，直径更超过地球10倍有余。在多年行星物理与行星磁流体力学研究的基础上，澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室主任张可可讲座教授带领他的合作者，共同发展了逻辑上一致、物理上正确、数学上严谨的木星环流模型和反演方法，并结合美国太空总署（NASA）“朱诺号”宇宙飞船玤最新引力场测量资料，提出了两类可能的木星环流形态。该研究已发表在最新一期《美国国家科学院院报》（PNAS）上（Kong and Zhang et al. 2018, PNAS, doi: 10.1073/pnas.1805927115）。PNAS是公认的世界四大期刊（Cell，Nature，Science，PNAS）之一，自1914年创刊至今，提供具有高水平的前沿研究报告、学术评论等。此论文明确指出并纠正了其他科学家的观点与方法，为木星表面快速环流之谜作出了合理的科学解释，并对木星内部物理与动力学性质提供了关键的约束条件。

基于澳科大的这项最新研究，科学家知道了目前在“朱诺号”对木星引力场的测量方式下，木星的环流结构以及内部其它物理状态的推测仍然存在显著的不确定性。这项研究亦明确纠正了今年三月有科学家在《自然》杂志发表有关“朱诺号”观测结果所得可靠性和科学性不足的结论，并解决了科学家对木星大气环流结构的建模反演成果所存在明显数学与物理缺陷的问题。在中国的木星探测计划中，通过巧妙的探测器轨道设计与高精度的引力场测量，结合完善的内部物理化学模型反演，将能显著提高人类对木星内部结构和流体运动模式的理解，而澳科大月球与行星科学国家重点实验室研究团队将在中国未来木星宇宙飞船玤的科学探索中发挥独特而重要的作用。

澳科大月球与行星科学国家重点实验室主任张可可讲座教授

木星最令人印象深刻的特征莫过于其表面靓丽的条纹结构，那是沿着纬线方向横扫木星全球的大气环流，风力强劲（高达120m/s）且持久了至少几百年。与木星相比，地球大气环境要平静许多：地球大气对流层典型的风速只有10m/s，即使在极强的台风系统中，风速亦仅会在很短时间（数天）和较小范围（方圆数百公里）内达到约50m/s。木星是颗典型的气体巨行星，它的外层大气与内部结构之间缺乏清晰的物理界面，因此大气环流会受到内部流体运动影响。木星表面大气环流的产生与维持是行星科学中最大的谜团之一。

除了望远镜的观测之外，迄今为止，已经有七艘宇宙飞船玤在它们各自的旅途中近距离探测过木星。它们分别是“先驱者10号”、“先驱者11号”、“旅行者1号”、“旅行者2号”、“尤利西斯号”、“凯西尼号”和“新视野号”。著名的“伽利略号”更将其整个科学生涯贡献给木星与它的卫星系统。这些宇宙飞船玤的飞越或环绕揭示了木星更多的细节，但科学家对于它外表下的端倪却依旧如雾里看花。为了研究木星内部深处的环流结构和物理性质，2012年美国太空总署（NASA）发射了“朱诺号”，于2017年夏天进入环绕木星的轨道。“朱诺号”的一个重要科学使命就是尝试通过测量木星引力场来研究其深部的结构与流体运动，揭开木星表面快速环流之谜。