书城自然天文:太空深处的发现
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第4章 木星和它的卫星

巨大的行星

木星是颗巨大的行星。在太阳系所有行星中,木星是最大的一个。它的直径有14.3万千米,是地球直径的11倍多,体积是地球的1300多倍。这意味着倘若木星是个中空的圆球,它里面就能放下1300个地球。木星是太阳系行星中的头号巨星。

木星质量只是太阳的1%,是地球质量的318倍,木星质量甚至比太阳系内全部其他行星,如卫星、小行星、陨星和彗星的总和质量还要大,后者只及木星质量的40%。

木星在群星中显得很亮。虽然它到太阳的距离是地球到太阳距离的5倍,得到的太阳光也弱得多,只有从地球上看到的太阳亮度的1/7。但木星个儿巨大,大气也浓密,反射太阳光的能力也强。在天空中除金星以外,木星就是最明亮的行星了。

木星自转非常迅速。它虽是庞大的行星,却行动灵活。它比太阳系内任何别的行星自转都要快,木星上的一天只有9小时55分。它的公转速度为每秒13000米,比地球每秒30千米的公转速度慢多了,公转一周的时间几乎等于12年。

身披彩带的木星

通过望远镜,人们就能看到木星扁平的形状。不过,最吸引人的是木星顶部云层的云雾状条纹。明暗相间的条带大体规则又很有变化,而且都与赤道平行。条带颜色斑斓,除了白色外,还有橙红、棕黄色的。按照习惯,那些发白的浅色条纹叫“带”,那些较暗的红、棕等色条纹叫“条”或“带纹”。

这些条带都是木星云层,而且是木星顶部云层。木星被浓密的大气包围得严严实实,这层大气有多厚,现在不得而知,估计有1000千米,我们想要窥视一下木星大气的下层都有些困难,更不用说看见木星表面了。

由于木星自转,云就被拉成长条形。浅色的带是木星大气的高气压带,温暖的气流在带里上升,呈现出白色或浅黄色。深暗色的条则是低气压带,气流在这里下降,呈现出红色和橙色。条带间像波浪一样激烈翻滚。

换句话说,由于木星做高速自转,伴同高气压带和低气压带的旋风流和反旋风流把巨大的木星完全缠绕起来了。大气也不易跑掉,就是因为木星有巨大吸引力束缚着漂泊不定的气体。

表面是个大海洋

木星没有固体的表面,这与我们了解过的水星、金星、地球、火星和月球都不同。大气之下,很可能是液态的氢的“海洋”。

再往下离木星中心核大约一半的地方,那里的压强已十分巨大,可达300万个大气压,温度惊人的高,达11000摄氏度,在这样的物理条件下,液态分子氢实际上已转化成液态的金属原子氢,这种液态的金属氢在地球的实验室中从未被发现过,然而科学家坚信,在极端条件下会有这种液态金属氢存在。

木星最中心部分是木星核,木星核是固体的,主要由铁和硅之类的物质组成,不大的体积却相当于一二十个地球质量。这里必然承受着非常大的大气压强,估计有上亿个大气压,温度可高达30000摄氏度,那里必然有地球所无法想象的特殊环境。

由于木星被厚厚的一云层包裹着,无法看清木星的表面,这些猜想还需要科学家的进一步研究。

木星的四大卫星

木星的卫星是个大群体,共有16颗,其中有4个最大卫星,分别为木卫一艾奥、木卫二欧罗巴、木卫三盖尼米得和木卫四卡利斯托。

木卫一距木星的平均距离为42万千米,以强烈的火山爆发而闻名。迄今记录到正在爆发的至少有9座,喷发时间很长,火山灰每年覆盖表面约0.001米厚。木卫一表面非常平坦,没有陨石坑,表面由火山灰装饰得五彩缤纷。

木卫一有稀薄的大气,由二氧化硫与其他气体组成。与外层太阳系的卫星不同,木卫一与木卫二的组成与其他行星类似,主要由炽热的硅酸盐岩石构成。硫和其化合物的多种颜色使得木卫一表面的颜色多样化。

木卫二离木星平均距离67万千米。表面江河花纹很显眼,可能存在软冰或液态水。“旅行者1号”探测器发现木卫二是一个由厚厚冰层覆盖的岩石球体,近乎白色,色调柔和。赤道一带有斑状的黑区和亮区,被黑色线条穿过,长短不一,纵横交错,如同乱麻。可能是相连接的环形山、方山,最高不过50米。木卫二是最平坦的天体。科学家收到了宇宙探测器“旅行者2号”发回的照片,通过研究,推测木卫二有一个带冰壳的固体核心,而且在冰壳和核心之间,可能有一层液态水。天文学家史蒂文森等人计算了木卫二的热耗散,证实在核心和冰壳之间确实存在一个液态水层。他们通过几种不同模式的实验,得出了木卫二在25000米深的冰层下,存在着一个地下海洋的结论。

木卫三是太阳系中最大卫星,距离木星107万千米。“旅行者1号”探测器测得其朝向木星一面有严重环形山化了的多边形区域,横跨达几十千米。它们周围是明亮的网状系统,这些地形是相距很近的一些平行的山脊和山脊之间的沟组成的一个个区域,有的达20条之多。表面有断层和地壳变动痕迹。

木卫三是太阳系中已知的唯一一颗拥有磁圈的卫星,其磁圈可能是由富含铁的流动内核的对流运动所产生的。

木卫三拥有一层稀薄的含氧大气层,其中含有原子氧、氧气和臭氧,同时原子氢也是大气的构成成分之一。而木卫三上是否拥有电离层还尚未确定。

木卫四是距离木星最远的伽利略卫星,其轨道距离木星约188万千米,比之距离木星次近的木卫三的轨道半径远得多。

由于被陨星撞击了约40亿年之久,木卫四的表面布满了环形山。在一个巨大而平坦的圆形盆地周围镶嵌着一圈圈同心的山脉,就像一圈冻结了的海啸。

科学家们推测,由于一颗特大陨星的撞击,将木卫四表面的冰层融化了,使水从撞击处向四处扩展,但又快速重新冻结,因而形成了这些山脉。相信随着科学技术的迅速发展,总有一天人类会更加深入地了解木星。

延伸阅读

木星距太阳平均距离7.783亿千米,公转周期11.86年,但9小时55分自转一圈。因此木星年就有10500多个昼夜交替。

硅:一种非金属元素,是一种半导体材料,可用于制作半导体器件和集成电路。旧称“矽”。