木星內外溫差竟高達30000℃，怎麼做到的？朱諾探測器近距離揭秘

作者:背包旅行呀

2023年12月30日，凝聚人類智慧結晶的朱諾號木星探測器近距離飛掠木衛一，在僅1500公裏的距離之上拍攝到了木衛一火山噴發的罕見畫面——這是人類離木衛一物理距離最近的一次，也是人類離揭秘木星這顆7億公裏外的神秘巨大行星最近的一次。

經過漫長的探測與計算，朱諾號木星探測器傳回了重要光譜數據，這帶給了地球上的科學家們驚人的信息：木星表面溫度極低，僅﹣147℃，內部溫度卻可以達到30000℃！這簡直難以理喻！

木星內外部如此誇張的溫度差，到底為什麼會出現？朱諾探測器是何方神聖，又為何可以探測出木星這顆巨大星球內部的溫度？木星表面溫度那麼低，為啥還是氣體行星，難道它的表面有什麼特殊的不會凝固的氣體嗎？人類又為何執著於探測木星這顆與地球大相徑庭的星球呢？

接著看，讓我們跟隨朱諾木星探測器的視角，一步步揭開木星的神秘面紗！

並非第一次接近木星——朱諾號探測器

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2003年，美國國家航空航天局（NASA）規劃了一個中等規模的太陽系探測計劃——“新疆界計劃”（New Frontiers Program），旨在探測距離地球遠距離的行星及行星帶，如冥王星、柯伊伯帶、木星、土星及部分衛星，分析它們的詳細情況，了解它們的起源及太陽系的起源與發展。

朱諾號木星探測器，是“新疆界計劃”實施的第二個探測項目，目標直指木星這顆在太陽系中十分特殊的氣體巨星，評估其水含量、質量、引力、磁場、內部情況、溫度、結構等方面的詳細數據，幫助我們認識這顆神秘的星球。

不過，這並非科學家們第一次嘗試接近木星——實際上，科學家們自“木星伴月”觀測到這顆在天空中肉眼可見明亮的星星以來，就從未停止對靠近木星的嘗試。

1972年3月3日，先驅者10號探測器成功發射升空；1973年4月6日，先驅者11號探測器緊隨前驅的腳步發射升空，相繼成為最早飛向木星的兩個探測器，拍攝到了第一組木星及其衛星的近距離照片，人類首次看清了木星表面的“大紅斑”。

1977年8月20日、1977年9月5日，旅行者2號與旅行者1號探測器成功發射升空，掠過木星的同時發現了“大紅斑”中複雜的風暴系統，捕捉到了木星衛星表面存在的火山噴發現象，甚至拍攝到了木星背面的極光，人類對木星的了解進一步增加了。

1989年10月18日，專門用於探測木星的探測器伽利略號成功發射升空，飛行近7年後向木星釋放了大氣探測器，後又繼續沿著木星運行軌道飛行了將近14年，直到2003年9月21日“自殺”式飛入木星大氣層後墜毀。

伽利略號為科學家們研究木星提供了大量珍貴的大氣數據、雲層數據、磁場數據、結構數據，甚至還在1994年拍下了彗星撞木星的壯觀畫面，回顧“職業生涯”可謂功成名就。

在伽利略號後，2011年8月5日，第二艘專門探測木星的探測器朱諾號成功從美國佛羅裏達州卡納維拉爾角點火發射升空，開啟了這項將長達數十年的艱難遠征。

2016年7月，朱諾號成功進入環繞木星的運行軌道，開啟探索木星起源的任務。時至今日，朱諾號每53天就要繞木星一圈，在一個地球年的時間裏，要繞木星33次，速度已超過每小時264000公裏，總巡航裏程更是達到了7億1600萬公裏，約相當於從木星返航地球的距離。

其實，關於朱諾號，還有個浪漫的故事。在古代，羅馬人以主神朱庇特的名字Jupiter命名這顆在夜空閃閃發光的星星，而探測器“朱諾”的名字，則來源於朱庇特的妻子。

在神話故事中，朱庇特使用法術用雲霧遮蔽自己，朱諾卻能看穿雲霧，了解朱庇特的真實面目——由此，我們可以感受到科學家們對朱諾探測器賦予的厚望。他們希望探測器可以像朱諾看透朱庇特一樣，幫助人類解開木星身上的種種謎題。

30000℃，怎麼得來？原理是啥？

2023年12月30日，朱諾號探測器飛掠木衛一，距離木衛一近1500公裏，是人類有史以來距離木衛一最近的一次。也正是在這次巡航中，朱諾號傳回了重要數據，根據科學家對數據的分析，我們可以得出結論：木星內部的溫度極高，可能達到30000℃！

你可能會好奇，探測器又不能直接飛到木星內部，甚至木星表面還覆蓋著厚厚的氣態氫和氣態氦，探測器根本無法著陸，也無法釋放儀器接近——那麼，30000℃這個數據，又是怎麼得來的呢？難不成是NASA的科學家們空口胡扯的？

實際並非這樣，30000℃看起來非常誇張，卻是存在科學依據的。這就要說到一個神奇的分析方法——光譜分析法。

世間萬物皆由原子組成，而每種原子都有自己獨特的特征譜線，因此，科學家們可以根據光譜來鑒定各種物質及其化學組成甚至是相對含量。在朱諾探測器靠近木星，傳輸回相關的光譜數據後，科學家們就可以通過分析光譜以及結合木星質量體積的計算，得出大概的木星內部溫度數據，也就是可怖的30000℃。

那麼，木星的表面溫度如此低，為啥內部溫度就能漲幾萬倍呢？這真的符合科學常理嗎？

眾所周知，木星的表面溫度十分低，主要是因為它和太陽的平均距離達到了7.79億公裏，而太陽是太陽系各行星的主要熱量來源。就好像冬天圍爐烤火一般，我們距離火爐越近，就越溫暖，而距離火爐越遠，就越寒冷，直到完全無法感受火爐的熱度。

宇宙的真空環境就仿佛天寒地凍的冬日，若是沒有“火爐”散發熱量，就只剩一片冰天雪地。

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因此，木星表面溫度非常低，平均達到﹣108℃，部分區域甚至達到﹣147℃，比地球最冷的地方還冷。

那麼，問題又來了，按我們的常識，溫度越低的時候，物體似乎越會以固體的形態存在，而非氣體。比如日常生活中最常見的水——溫度一低於0℃，水就會凝結成固態的冰。可是，為啥木星表面溫度這麼低，它卻還是被濃厚的氣態氫和氣態氦覆蓋呢？為啥這些成分就沒凝固？

實際上，這與氫和氦的沸點與凝固點有關。以氫為例子，一個大氣壓下的正常氫沸點為﹣252.78℃，凝固點為﹣259.19℃。也就是說，正常大氣壓下，低於﹣252.78℃，氫就會變成液態，而這一狀態的氫溫度達到﹣259.19℃，就會凝固為固態。氫的溫度高於﹣252.78℃時，則表現為氣態。

所以，表面平均溫度僅﹣108℃的木星，自然就會被氣態的氫和氦所環繞。

隨著向木星內部的深入，壓力和溫度會不斷增加，由於壓力和溫度的升高，氣態的氫和氦會變成液態，液態的氫和氦再隨著不斷深入而變成金屬氫、金屬氦。到了液態氫的地層，溫度已經可達到8000℃，甚至比太陽表面的溫度還要高，而繼續深入，如此龐大的木星的核心能達到30000℃的溫度，也就不足為奇了。

地球和木星比起來，核心溫度大約在5000℃左右，這主要是來源於地核中的放射性元素持續衰變而產生的大量熱量的積累，與木星內部極高溫度的成因又不一樣了。

探索木星，有啥意義？

通過以上的介紹，結合一些天文常識，我們已經可以知道木星的大致情況：以太陽為中心向外的第5顆行星，距離太陽將近8億公裏，是太陽系中體積最大的行星，表面覆蓋濃厚氣體，是一顆氣態行星，表面溫度極低，內心卻十分“火熱”……

這種種條件結合起來，也是在告訴我們：別想登陸木星！即使在遙遠的未來人類探測器越發發達了，我們也無法直接登陸木星進行實地探測，更別提建設“木星基地”，或是移民木星。那麼，科學家們到底為啥執著於探測木星呢？

實際上，正如著名哲學家、政治經濟學家馬克思所說：世界萬物處於一個普遍聯系的系統中。無論是地球上的你我他，還是宇宙中的各個天體，實際上都是“牽一發而動全身”的關系。遙遠的、與地球差別極大的木星，其實也與我們的存在息息相關。

研究木星的種種結構、數據，有助於科學家們推測木星的起源，從而探索太陽系的起源、地球的起源、人類的起源……也就是說，探索太陽系和廣袤宇宙空間的運行規律，從而解決那個人類的終極問題：我是誰？我從哪裏來？要到哪裏去？