木卫一的“微距照”

久违的木卫一

2023年年末，“朱诺号”木星探测器终于接近了木卫一。此时，它距离这颗色彩斑斓的卫星只有1500千米了。比这次距离木卫一更近的一次飞掠发生在2001年，当时，“伽利略号”木星探测器在距离木卫一181千米的地方飞越了木卫一的南极上空。因此，“朱诺号”这次飞越的距离是20多年来人类探测器最接近这颗卫星的距离。在接近木卫一的过程中，“朱诺号”拍摄了它的近照，人类因此再一次领略了这个星球上那久违了的火山风光。

“朱诺号”于2011年8月离开地球，经过28亿千米的太空飞行，于2016 年7月抵达木星系，并展开了主要针对木星的太空探索活动。

“朱诺号”环绕木星飞行的轨道很特别。它大部分时间都远离木星，最远时达800万千米，这时它运行在木星辐射带的外围。而一旦它越过了最远点，便快速地接近木星，最近时只有4200千米，此时木星的引力会使它加速到极高的速度。

“朱诺号”携带照相机、分光计和磁力计，以及一些探测等离子体、宇宙微粒的仪器。由于木星的自转，“朱诺号”每次扑向木星，扫描的区域都位于不同的经度，从而收集到范围广泛的数据。就这样，“朱诺号”在环绕木星飞行的过程中一次次地靠近木星，然后迅速离开，以这样的方式探索这颗太阳系中最大的行星。

“朱诺号”的主要任务是揭示木星内部的秘密，但同时，“朱诺号”也附带探测木星卫星的任务。2021年6月，“朱诺号”飞越了木卫三。2022年9月，“朱诺号”飞越了木卫二。

木卫二的直径为3100千米，与木卫三一样，属于可能拥有冰下液态海洋的“冰卫星”。飞越木卫二时，“朱诺号”在距离木卫二352千米处掠过，并拍摄了这颗卫星的照片。和木卫二紧挨着的更靠近木星的卫星就是木卫一，它是木星4颗最大卫星中最靠近木星的一颗，直径为3642千米，是太阳系中的第四大卫星。

2023年12月30日，“朱诺号”在第57次环绕木星运行的轨道上飞越了木卫一。木卫一最大的特点不是冰，而是“火”，因为它是一颗“火山卫星”。“朱诺号”首席研究员、美国西南研究所的行星科学家斯科特·博尔顿在“朱诺号”飞越木卫一前发表声明：“通过将‘朱诺号’飞越木卫一收集的数据与人们此前的观测数据结合起来研究，‘朱诺号’研究团队可以探索木卫一上火山活动的演变情况，包括火山喷发的频率、它们的亮度和温度、熔岩流形态的变化，以及这些活动与木星磁层中带电粒子流的相互关系等。”

木卫一的地表颜色呈暗红色。人们观测到，木卫一上的陨石坑并不多，它的表面物质似乎在不断更新，每隔一段时间，年代久远些的地表便被新鲜而年轻的物质覆盖住。这表明，木卫一是一个充满活力的星球。

木卫一的活力之源

1979年，“旅行者1号”探测器抵达木星系。同年3月5日，“旅行者1号”在距离木卫一约2万千米处掠过木卫一。根据这次飞越木卫一拍摄的影像，科学家们发现木卫一上存在一道呈半圆形的烟柱。根据大小判断，这团烟柱的顶端直达300千米的高空，研究和分析的结果表明，那是火山的喷发物。原来，木卫一上有火山正在喷发着炽热的岩浆。后来，科学家们在这些照片中共找到了9座正在喷发的活火山。

在“旅行者1号”到达木星之前，科学家们对木卫一上存在火山已经有所推测，由于“旅行者1号”的观测，科学家们更加肯定，促使木卫一地表物质不断更新的力量来自喷发的火山，火山活动将地下物质不断地带到地面，形成新的地表。从远处看，木卫一是太阳系中最红的天体。究其原因是火山活动所致，由于火山喷发，木卫一上充满流动的熔岩、暗黑的烟尘和红褐色的硫黄，它们共同把木卫一渲染成了以红色为主色调的斑斓星球。

与地球相比，木卫一是一个体积很小的星球，然而它的火山活动却比地球上的火山活动剧烈得多。我们知道，地球上的火山活动源于地球内部的巨大热能。地核、地幔和地壳都存在高温和高压的条件，它们的热能促使岩浆形成，从而导致地球上的火山喷发。那么，促使木卫一火山喷发的能量来自哪里？它的火山活动为什么比地球上的火山活动还要剧烈呢？

原来，木卫一承受着比地球大得多的来自木星和附近卫星的引力。本来，木星距离木卫一就很近，且它的质量是地球质量的318倍。而木星的卫星，尤其是木卫二和木卫三距离木卫一也很近，它们的引力也会影响木卫一。研究显示，木卫二和木卫三对木卫一形成了一种交互的引力关系：木卫一的公转周期是木卫二的2倍，而木卫二的公转周期又是木卫三的2倍，三者之间存在着一种固定的联动关系。由于木星、木卫二和木卫三的共同作用，木卫一便被引力所拉扯，像橡皮球一样在围绕木星运行的轨道上进行着周而复始的变形运动。而木卫一的内部也在这种运动中产生了热能，星体内的物质被熔化，从地表喷涌而出，形成蔚为壮观的火山喷发。

“旅行者1号”对木卫一的飞越，打开了人类研究太阳系火山活动的一个新窗口。随着人类在太阳系的探测活动日益频繁，木卫一上的火山世界也日益清晰地展现在人们面前。

探访“火山博物馆”

在“旅行者1号”之后，紧接着探访木卫一的是“伽利略号”木星探测器。“伽利略号”于1989年10月启程，1995年12月进入环木星轨道。1996年6月，“伽利略号”接近木卫一，它观察到木卫一的地表颜色与“旅行者1号”探访这颗卫星时已经不尽相同了。同年10月，“伽利略号”飞越木卫一，在这个过程中它仔细观察了位于木卫一赤道附近的佩里火山，这座火山最引人注目的景观是环绕火山口的一个巨环，形成巨环的物质来自从火山口喷出的炽热岩浆，其中黄褐色的硫化物从空中落下后堆积在火山口附近，形成了直径达1300千米的巨环。

除佩里火山外，让人印象深刻的火山还有洛基火山和普罗米修斯火山。洛基火山是木卫一上最大的火山，也是太阳系内最具活力的火山。它拥有一个直径达202千米的火山口。科学家们一直认为，洛基火山可能拥有巨大的熔岩库，其火山的熔岩可以周期性地从这个熔岩库中得到补充，从而使熔岩流经久不衰，这也是这座火山能够如此朝气蓬勃的重要原因。

普罗米修斯火山是另一座给人们留下深刻印象的活火山，它的火山口也很大。1979年，“旅行者1号”在飞越木卫一时，探测到普罗米修斯火山的冲天烟柱。在阳光的照耀下，这道烟柱像一枚竖立的羽毛般在火山口下方投下巨大的阴影。这道壮观的烟柱后来成了普罗米修斯火山的重要标志，科学家们戏称它为“普罗米修斯的羽毛”。

在“伽利略号”木星探测器完成了对木星系的探测任务后，人类的探测器对木卫一的飞越并没有就此结束，这是因为其他的行星探测器也经常需要从木星附近经过，从而有机会飞越木卫一。例如，“卡西尼号”土星探测器就在前往土星的过程中参与了对木星系的考察。它在飞越木卫一时，还在木卫一北极附近发现了一道高达400千米的火山烟柱。2007年2月，“新视野号”冥王星探测器在飞往冥王星的途中也顺便造访了木卫一，它用搭载的成像设备拍下了木卫一的新照。此时，那些壮观的火山仍在喷发，尤其是一座名为“特瓦什塔尔”的火山，它的羽毛状烟柱高达290千米。总而言之，木卫一的火山活动一直很频繁，周遭景物不断改变，地表颜色变得与以往也不尽相同了。木卫一不愧为太阳系中的“火山博物馆”。

期待解开更多谜团

不难发现，飞越木卫一是目前科学家们了解其火山世界的重要方式， “朱诺号”的观测对人们了解太阳系行星的火山世界及其演化和变迁意义重大。事实上，“朱诺号”在2023年12月对木卫一的飞越并非最后一次。2024年2月，“朱诺号”又一次飞越了木卫一。这次的飞越距离木卫一地表大致也是1500千米。

这以后“朱诺号”还会不断地飞越木卫一，但这些飞越距离从11000千米到10万千米不等，已变得距离木卫一地表越来越远了。在最后一次飞越木卫一后，“朱诺号”将于2025年9月结束对木星系的延长探测任务（它的主要任务已于 2021年7月结束），并坠入木星大气层。

然而，人类对木星及其卫星的探索活动还将继续下去。截至目前，在太阳系中，人们只发现2个星球上有活火山在不断地喷发着炽热的熔岩，其中一个是木卫一，另一个就是地球。木卫一上估计有400座活火山，这些活火山喷出的熔岩量是地球上火山喷出物的100倍，所以木卫一上的火山活动比地球上的火山活动剧烈得多。现在，科学家们根据“朱诺号”对木卫一的探测数据已经在木卫一上确定了266个火山热点，并绘制了木卫一的活火山地图。科学家们推测，木卫一拥有如此强劲的火山活动，它的地下很有可能拥有全球性的熔岩海洋。如果这个假设成立，那么我们就能准确解释木卫一上的火山世界为何能如此壮观了。随着人类对木星系探索的逐步深入，木卫一这个太阳系中难得的“火山博物馆”，也一定会向更多来自地球的访客展示它魅力无穷的真实面孔。