行星之王

哈勃望远镜拍摄的木星图像展现了美丽的极光和著名的大红斑(Image credit: NASA, ESA, and J. Nichols)

木星是太阳系中最大的行星，也是从太阳向外排序第五的行星。与此同时，这个气态巨行星见证了太阳系的形成过程，因而引起了众多天文学家的兴趣。

罗马人以他们的神称这颗行星为朱庇特，古代中国则称木星为岁星。"行星之王"木星就像一个笼罩在云层和风暴中的谜团。这当中，最引人注目的便是那个足有两倍地球直径的“大红斑”（说白了就是风暴造成的“反气旋”，后面会做详细介绍）。

1610年伽利略发现了木星的四个大卫星，这彻底改变了我们看待宇宙的方式, 也改变了我们对于自己所处宇宙的认识。这是人类观测到的天体绕着地球以外物体旋转的实例，并印证了哥白尼日心说的观点。

木星到底有多大

美国宇航局曾粗略介绍过木星的质量——所有其他行星总和的两倍以上。它那肥硕的身躯足以容纳1300多个地球。如果木星是篮球大小，地球就只有葡萄那么大。

木星可能是太阳系形成的第一个行星，由太阳形成后留下的气体组成。美国宇航局表示如果这颗行星在其形成过程中的质量再大一些，达到原来的80倍，那么它就会成为太阳系内另一颗恒星。

木星的环境

木星内部结构概念图。美国宇航局木星轨道上的朱诺号航天器利用其观测结果不断充实这一图景: 例如朱诺号的引力数据表明，木星可能有一个大得惊人的、部分溶解的核心.(Image credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI)

木星的大气层类似于太阳，主要由氢气和氦气组成。富含氦气的流体金属氢包裹着行星"粘稠"或部分溶解的核心。

木星表面五颜六色的光带和暗带是由该行星上层大气中强劲的东西向风造成的，风速超过539公里/小时。光带中的白云由冻结的氨晶体构成，而在暗带中则包含其他化学物质构成的暗云。最深的可见层由蓝色的云包裹。这些云的条纹不是静态的，它们随着时间不断变化。

在大气层内部，钻石雨可能充斥着天空，隐藏在大气层深处的则是一个成分不明的致密核心。

木星的大红斑到底是什么

2019年2月12日，朱诺号航天器的高分辨率相机所摄: 一片红色部分在与一个较小的反气旋相遇时从木星的大红斑上显现出来。虽然这些碰撞看起来很激烈，但行星科学家认为它们主要是表面效应。(Image credit: AGU/Journal of Geophysical Research: Planets)

木星最有名的特征之一: 大红斑，是一个持续了300多年的巨大风暴。有观测数据表明，大红斑最宽的时候大约是地球直径的两倍，其边缘以每小时430至680公里的速度围绕其中心逆时针旋转。这种逆时针旋转使它被归类为一种叫做 "反气旋 "的风暴。

该风暴的颜色，通常从砖红色到略带棕色不等，这些颜色可能来自于木星云层中氨晶体携带的少量硫和磷。这个斑点在很长的时间段中一直在缩小，不过近年来它的缩小步伐有所放缓。

木星也有许多其他风暴。朱诺号2022年回传的数据表明，木星巨大的极地气旋由对流驱动，类似于地球上海洋漩涡的形成。

木星的卫星

木星有多达79颗已知卫星，大多以罗马神的配偶和后代命名。木星最大的四颗卫星叫埃欧(Io)、欧罗巴(Europa)、佳利美德(Ganymede)和卡利斯多(Callisto)，它们由伽利略发现，所以也被称为伽利略卫星。

佳利美德是太阳系中最大的卫星，甚至比冥王星和水星都大。它也是唯一一颗已知有磁场的卫星，美国宇航局的朱诺号任务在2021年捕捉到了其阴森的声音。这颗卫星在冰层之间至少有一个海洋，且根据《行星和空间科学》杂志2014年的一项研究，它可能包含多层冰和水的堆叠。佳利美德将是欧洲木星冰雪卫星探测器（JUICE）的主要目标，该探测器计划于2023年发射，2030年抵达木星系统。

埃欧是太阳系中火山活动最频繁的天体。木星巨大的引力在埃欧的固体表面上能够掀起100米高的"潮汐"，并产生足够的热量引发火山活动。这些火山每秒向埃欧周围的空间释放超过一吨的物质，这也部分解释了来自木星的奇怪无线电信号。其火山喷出的硫磺使埃欧呈现出污浊的橙黄色外观，一些人将其比作意大利腊肠比萨。

当木星的四颗伽利略卫星穿越木星的行星盘时，这四颗卫星所投下的小圆黑影有时可以在天文爱好者的望远镜中被观测到。图中欧罗巴和佳利美德投下的两个阴影。(Image credit: Starry Night software)

欧罗巴的冰冻地壳主要由水冰组成，可能隐藏着一个含水量为地球海洋两倍的液态海洋。其中一些液体从欧罗巴的南极喷出，在低重力下形成零星的羽状物。2021年，哈勃望远镜在欧罗巴的表面发现了比先前更多的水蒸气。并在同年首次拍到欧罗巴北极的影像，其水下火山的发现也使人们对欧罗巴的宜居性充满希望。

美国宇航局、美国国家海洋和大气管理局（NOAA）将与伍兹霍尔海洋研究所合作，研制并发射能够自主潜水器的探测器前往欧罗巴冰雪覆盖的海洋。此外，美国宇航局计划发射的欧罗巴快船任务，将进行40至45次飞掠来检查这个冰冷卫星的宜居性。

四颗伽利略卫星中，卡利斯多的反射率是最低的。这表明它的表面可能是由黑暗的岩石组成。美国宇航局称其陨石坑覆盖的表面下可能隐藏着一个不为人知的海洋。

木星环

2016年8月27日，美国宇航局朱诺号航天器上的星际追踪相机在首次接近木星时捕捉到了木星微弱的光环。这是有史以来第一次从内侧观察木星环。主环上方的亮星是参宿四，右下方可以看到猎户座的“腰带”。(Image credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI)

美国宇航局的旅行者1号航天器在1979年发现木星赤道周围有三个微弱的环，这个发现让人们倍感惊讶。根据美国宇航局戈达德航天中心的说法，木星的星环比土星多彩饱满的星环要微弱得多，它是由该行星的一些卫星发出的尘埃粒子流组成的。

西南研究所（SwRI）的朱诺号任务网站显示，木星的主环是扁平的，厚度约为30公里，宽度超过6,400公里。

内侧的甜甜圈状（环状）环，是厚度超过20,000公里的光晕环。光晕环和主环一样由小而黑的尘埃颗粒组成，由电磁力驱动形成，它将微粒推离主环所在的平面。

第三个环，由于观感上较为透明而被称为薄纱环。它实际上是由木星的三个卫星-木卫五(Amalthea)、木卫十四(Thebe)和木卫十五(Adrastea)的细小碎片组成的三个环。根据美国宇航局伽利略任务的新闻稿所述，薄纱环可能是由尘埃粒子组成的，其大小与香烟烟雾中的粒子相近，外缘距离行星中心约12.9万公里，内缘距离行星中心约3万公里。

木星和土星的行星环上的波纹状痕迹可能是彗星和小行星撞击的结果。

探索木星

在美国宇航局朱诺号航天器拍摄的这张图片中，木星活动的北温带上有大量的漩涡状云层。(Image credit: NASA)

如今朱诺号从极地轨道研究木星，目的便是弄清木星和太阳系的其他部分如何形成。研究人员希望这项任务能够揭示出系外行星系统的发展规律。根据朱诺号的数据，木星的核心可能比科学家预期的要大，且木星的条纹风暴从大气层的高处一路延伸到行星的深处。

左图：通过詹姆斯-韦布太空望远镜的NIRCam的2.12微米滤镜看到木星及其卫星欧罗巴、木卫十四和木卫十六。右图。通过NIRCam的3.23微米滤镜看到的木星及其卫星欧罗巴、木卫十四(Thebe)和木卫十六(Metis)。(Image credit: NASA, ESA, CSA, and B. Holler and J. Stansberry (STScI))

2022年7月14日，JWST团队发布了几张在调试期间拍摄的木星照片。在一些照片中，JWST的NIRCam拍摄到了木星的薄环结构及其卫星欧罗巴、木卫十四和木卫十六。

责任编辑：毛明远

翻译：马啸然

校对：牧夫天文校对组 王清山

后台：李子琦 胡永葳 李鸣晨

责任编辑：毛明远

原文发布于space.com

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