16　朱诺号在木星上的三大发现

木星是太阳系中体积和质量都最大的行星，将太阳和木星除外，太阳系所有其他天体加起来的质量还不到它的一半。对于大多数读者来说，木星也是一个“熟悉的陌生人”。说它熟悉，是因为木星的形象特别受艺术家的青睐，很多影视作品和书籍都把木星作为天体的代言人。比如《2001：太空漫游》《木星上行》，还有2019年年初上映的国产科幻影片《流浪地球》，其中都出现了木星。在《流浪地球》里，地球差点因为撞上它而毁灭。木星的影像特别漂亮——在棕白色的背景下，其标志性的大红斑和各种蓝色旋涡，使得木星充满了一种科幻的美感。

而说它陌生，是因为尽管人们已经派遣过先驱者号、旅行者号以及伽利略号等探测器去执行木星任务，但我们对于木星还是知之甚少，甚至连“木星的大气层有多厚”这个最基本的问题，我们都不知道答案。

2003年9月21日，伽利略号木星探测器完成了使命。一旦它与可能存在外星生命的木卫二发生碰撞就会造成污染，因此，在燃料耗尽之后，伽利略号就会以约26.7万千米／小时的速度坠入木星的大气层，燃烧殆尽。在伽利略号坠向木星的过程中，它向地球传回了最后58分钟的数据。在木星的79颗卫星中，大部分卫星的表面都是由冰构成的。按照科学家们的推测，木星的大气层应该也含有大量的水才对。但是伽利略号传回来的信号却显示，木星大气要比想象的干燥许多。那么，究竟是木星原本就是一个干燥的星球呢，还是木星大气的含水量分布不均，又或是伽利略号的数据不准确？木星的大气更类似地球形成初期的情况，如果能搞清楚木星大气中是否含水，那么对搞清楚整个太阳系的形成，乃至生命体的出现都有重要的作用。

一直等到伽利略号的继任者，也就是这一章的主角——朱诺号（Juno）抵达木星，这个问题才终于得到了解答。

在伽利略号埋骨木星的7年多后，2011年8月5日，在佛罗里达州卡纳维拉尔角发射场，第五代大力神号运载火箭携带着朱诺号探测器飞向太空。经过5年多的飞行，在2016年7月5日中午，NASA召开新闻发布会，宣布朱诺号成功进入木星轨道，这是自2003年伽利略号结束木星探测任务以后，13年来首个绕木星工作的探测器。

朱诺号一共携带了9台探测仪器，科学家们希望它能给木星做一次全身检查。在这些灵敏仪器的外面，是一个厚度达1厘米、由金属钛组成的电子保护舱。这也是NASA第一次采用辐射防护电子舱，大小相当于一辆家用SUV轿车的行李箱，朱诺号的电子设备都安装在这里，主要是为了应对木星恶劣的环境。木星是一个脾气不那么好的天体，浓密的大气层、随处可见的风暴、致命的高磁场，都意味着木星并不愿意向人类揭开自己神秘的面纱。探测木星，除了需要探测器自身的良好性能外，多少还是要有一些运气的。

而朱诺号的旅途也注定不平静。按照原计划，朱诺号要环绕木星轨道飞行37圈后，于2018年2月20日完成使命，而直到本章写作的2019年11月，朱诺号才刚刚完成了第22圈的环绕探测任务。显然，朱诺号一定发生了一些意外。

原来，NASA在2016年10月发现朱诺号航天器燃油系统的一组阀门出现了故障。朱诺号本来要进行变轨，从环绕木星53天的轨道加速进入14天的环绕轨道，但不得不取消这项计划，保持原来的轨道进行飞行。以这样的速度环绕木星，到原计划截止日，朱诺号连一半的观测任务都完成不了。

好消息是，尽管朱诺号没有办法进行变轨，但科学家们最担心的仪器被木星高强度磁场损坏的情况却没有发生。NASA一个独立专家小组经过评估后，认为目前朱诺号上面的探测器运行良好。在实际运行中，朱诺号受到的辐射比最初预期的要弱得多，它搭载的相机目前仍然在正常工作。因此，朱诺号将任务延期到了2021年7月，我们依然能源源不断地收到朱诺号从木星发回的各种数据。

而朱诺号也确实没有辜负人类对它的期望，一个又一个振奋人心的发现改变了我们对木星的看法。要是把朱诺号最主要的三个发现概括起来，恰好可以用三种颜色来说明，分别是红、黄、蓝。这三种颜色，分别代表了木星的三个重大发现，下面让我来逐一说明。

一、红色

要是让你联想红色与木星的关系，估计你马上就能想到大红斑。众所周知，大红斑是一个在木星大气上层，比地球直径还大的反气旋风暴。根据史料记载，人类观察大红斑的时间有400多年了(1)。但是大红斑那标志性的红色究竟是什么物质呢？我们并不知道。人们之所以对大红斑的颜色这么感兴趣，主要是为了搞清楚大红斑的气体成分组成，这有助于我们解读伽利略号最后58分钟的数据。

朱诺号的任务当然包括观测大红斑。根据2018年8月《天文学杂志》上的一篇论文(2)，朱诺号发现大红斑内部的气体可以分成三层结构。其中最深的一层气体，在云层底部大约160千米的地方，压强可以达到5个标准大气压(3)左右。在这个区域中，水的冰点就不是地球上的0℃了，而是要低于0℃。在利用红外光谱仪探测大红斑内部的最深层时，意外发现了大红斑内部蕴含着大量的水冰。根据这一结论进行推算，即使木星大气中的水含量不足木星大气成分的1%，木星所蕴藏的水量也远远超过了地球水含量，木星系统确实是非常“潮湿”的。

而更令人震惊的是，过去我们对于木星大气层深度的知识，很可能也是错的。大多数科学家都认为木星大气层的深度最多只有几百千米，再下面是一个固体核心。但朱诺号在探测大红斑时，它携带的微波辐射计（MWR）已经深入到大红斑下方350千米处，但似乎还没有穿透大红斑的表层。而根据朱诺号传回来的数据，木星大气层向下一直可以延伸超过3000千米，再下面则变成了金属氢的海洋，一直到木星的中心。所谓的金属氢，是由于木星大气层非常厚，到达一定深度后，大气压强会非常巨大，于是，氢元素不能保持稳定的分子结构，其中的质子和电子可以移动，变成一种导电物质，产生了类似金属一样的特性。而它的形态就像我们地球上的金属汞，也就是水银一样的状态。过去我们一直认为木星有一个固态的核心，但这个发现让科学家们开始怀疑这个固态核心是否真的存在，木星的核心有可能完全是由金属氢构成的。我们对于“气态行星”的定义，甚至都可能需要重新书写了。

大红斑的红颜色之谜，科学界也有了新的解释。根据观察，大红斑的颜色并非固定不变，有时会变成深红色，有时会变成浅红色，甚至变成白色。按照之前科学家们的推测，大红斑的红色和木星大气中的硫化物有关。但是最新的研究表明，大红斑的颜色更有可能来自木星大气中的氨和乙炔。一位名叫鲍勃·卡尔森（Bob Carlson）的科学家，在自己的实验室用紫外线辐射这种混合物，产生了与大红斑更加匹配的光谱数据。他认为当太阳光照射木星大气上层的分子的时候，甲烷分子就会断裂重新组合成乙炔，然后乙炔再向下流进由氨气组成的云层。在那里，乙炔和氨气会进行光化学反应，最终形成红色的化合物。而在木星白色背景的衬托下，大红斑的红色会显得更加明显。(4)卡尔森的假设是否正确，可能朱诺号很快就会给出答案了。

二、黄色

黄色并不是指木星本身的颜色，而是木星的卫星木卫一伊奥的颜色。伊奥看上去是黄色的，像极了撒满葱花的鸡蛋饼，这主要是由于伊奥上充满了致命的硫化物，因此伊奥是不太可能存在生命的。朱诺号在飞临木星的过程中，也顺便观测了伊奥这颗卫星，目的是解决关于木星的另外一个谜题，那就是进入木星的高能带电粒子从何而来。

木星外核的液态金属氢产生的电流和木星的快速自转赋予了它强大的磁场，木星的磁场强度大约是地球的14倍，是太阳系内强度仅次于太阳的磁场源。在距离木星表面比较近的地方，由于磁场的作用形成了一个“辐射带”，这个“辐射带”里充满了高速运动的带电粒子。木星的磁场就像一把大伞，挡住了太阳风粒子的风吹雨打，甚至远在6亿千米之外的土星，都会受到木星磁场的“保护”。

朱诺号此次环绕木星飞行时的轨道，是经过木星南北两极的极轨道。在最接近木星的区域，朱诺号距离木星的大气层只有4000千米。这样的轨道设计能让它避开木星致命的等离子体环的大部分区域，但还是会在某一个时段受到木星强辐射的影响。

因此，朱诺号有一个重要的任务，就是找到木星的这些高能带电粒子从何而来，并且绘制出木星的磁场地图。负责绘制、探测木星磁场强度的磁强针，被安放在一块太阳能电池板的末端。朱诺号在环绕木星探测的过程中，自身也保持着一种自旋的状态，因此可以360°全方位、无死角地探测到木星的磁场和高能粒子。

与科学家们预料的一样，根据传回来的数据，进入木星的高能带电粒子的最大来源并不是太阳，而是这颗黄色的“鸡蛋饼”星球。早在新视野号飞越木星时，就曾拍下伊奥上的特瓦什塔尔（Tvashtar）火山喷发的景象，它喷发出的羽流高达300千米。而这次朱诺号通过红外线更加精准地观测到伊奥喷发出的带电粒子流，从红外线成像图中能很清楚地看到火山活跃的区域。这些火山喷发而出的“火山灰”，每秒会将1吨的粒子射入木星轨道。当伊奥穿过木星等离子体环并与木星的磁场相互作用时，会在木星和伊奥之间形成一个磁流管，并在其中产生不稳定的电流。这种电流足有40万伏特，100万—500万安培，相当于几千个大亚湾核电站的机组同时运行的功率，所以科学家们形象地把这个磁场称为“行星发电机”。

朱诺号在运行第12圈时，需要穿过电流如此之高的磁流管区域。在此之前，还从未有探测器来过这么大电流的区域，NASA的科学家们忧心忡忡地为朱诺号祈祷。幸运的是，朱诺号厚重的金属钛铠甲保护了里面脆弱的探测仪器。朱诺号安全地通过了磁流管区域，并且获得了非常精确的读数。

由于木星磁场的作用，进入木星的高能带电粒子会运动到木星的两极地区，形成极光，其极光形成机制与地球上极光的形成一样。木星的极光是太阳系中最明亮的极光，辐射强度可以高达100太瓦(5)。但与地球不同的是，这些极光主要集中在紫外线的波段，而不是像地球一样在可见光的波段。而与地球极光更加不同的是，朱诺号观察到木星极光主要是由木星磁场中的湍流现象(6)造成的，是交流电，而不是直流电产生的。这说明，木星表面复杂的大气运动改变了木星极光的形态。朱诺号还观察到，木星南北极的极光的形状是不同的，这与我们设想的不同。在木星的北极，极光更分散，看起来像细丝和耀斑，就像我们地球上能看见的极光一样。而在木星南极，由于受到木卫一伊奥喷射出的高能粒子的影响，极光主要呈圆形或者其他几何图形，偶尔还能看到一些亮点和类似流星一样的轨迹。

通过朱诺号的探测，我们现在已经有了一张非常详细的木星磁场分布图。每当朱诺号多运行一圈，磁场图都会变得更精确一些。当科学家们拿到这张木星磁场分布图的时候，发现了木星另一个很有趣的现象，这也就是朱诺号任务中的“蓝色”任务了。

三、蓝色

在地球的磁场中，从磁北极向外射出的磁感线绕地球半周后，回到地球的磁南极。尽管地球的地磁极会发生偏移，甚至掉转，但地磁南北极和地理南北极还是大致重合的。但是，根据朱诺号传回来的信息，木星却不是这样。木星的磁南极有两个，除了一个在木星南极方向外，另外一个竟然在赤道附近，被科学家们称为“大蓝点”，这是木星上磁场非常集中的区域。将朱诺号的磁场数据与先驱者号、旅行者号、伽利略号所获得的磁场数据做比较，我们发现木星的磁场结构随着时间的推移而逐渐变化，这在“大蓝点”附近的区域最为明显。

为什么木星的磁场如此独特呢？2019年5月发表在《自然天文学》 （Nature Astronomy）杂志上的一篇文章(7)，给了科学家们一种解释。与地球的大气运动相比，木星的大气活动就宛如巨大的海啸。这场永不停歇的木星大气海啸以最高1200千米／小时的速度席卷整颗星球，从表面一直向下延伸到3000千米的大气深处。我之前提过，随着深度的增加，压力上升，气态的氢气会逐渐转变为液态金属氢，同时导致地表的温度上升，使大气内的气体发生电离活动。木星深处高速运动的电离大气风，会与原本的磁场发生相对运动，并在此过程中产生附加感应电流和磁场，从而导致原本的磁场被拉伸，从“大蓝点”扩散至整颗行星。

从磁流体动力学的角度出发，地球的内部和木星的内部差异巨大。与木星相比，地球上的大气基本不具有导电性，大气环流对地球磁场的影响没有那么强。但是，科学家们认为，磁场演化的机制从物理本质上来说其实是一致的。因此，了解木星磁场有助于揭示地球磁场的演化历史和趋势，这对于我们更加了解地球的过去与未来都有着重要的意义。

随着朱诺号轨道越来越接近木星的大气，进入辐射带范围的时间越来越长，它肯定无法永远地持续运行下去。预计在2021—2022年，第35圈运行之后，为了避免与木卫二或者其他木星卫星碰撞，朱诺号将选择以主动受控的方式坠入木星，永远消失在木星的大气层中，正如它的先辈伽利略号那样。

我们无须太过伤感。人类对于宇宙的探索是永无止境的，每一个天文项目的背后，都有一群默默无闻的人为之奋斗。在最理想的情况下，一位NASA的科学家一辈子最多能参与两个半的航天探索项目，而朱诺号每次令人惊讶的观测结果，都是对参与朱诺号任务的所有工作人员最大的奖赏。我们期待着朱诺号能在日后传回更多关于木星的数据，为我们解开更多包裹在层层迷雾下的谜团。

知识专题2：了不起的航天探测器

海盗1号

Viking

第一个成功登陆火星的探测器

■发射时间：1975年8月20日

■抵达时间：1976年7月20日

■退役时间：1982年11月11日

■探测任务：探测火星上的生命信号

■特殊装备：1．两台成像仪（VIS）：拍摄火星图像

2．红外光谱仪（MAWD）：监测水文

3．气相色谱仪-质谱仪（GCMS）：检测火星土壤的成分

4．姿态控制子系统（ACS）：确保太阳能电板始终朝向太阳，备用引擎

5．生物化学实验箱（BE）：探索生命现象

重要事件：

·由于登陆点地形复杂，着陆时间从1976年7月4日推迟至1976年7月20日

·巡航器任务时间从原定的90天延长了近4年，绕火星巡航共1485圈

·任务执行期间一共发回了5.7万多张火星照片，进行了4次生命探测实验

·着陆器在失联24年后，于2006年第一次被火星轨道探测器发现

·在2010年机遇号登陆火星之前，一直保有在火星地表执行任务最长时间的纪录，长达2307天

探测成果：

·发现确凿证据证明火星在远古时期存在河床和大量地表水

·首次成功采集到火星大气和火星土壤

2001火星奥德赛号

2001 Mars Odyssey

最长寿的NASA火星轨道航天器

■发射时间：2001年4月7日

■抵达时间：2001年10月进入环绕火星轨道

■退役时间：预计2025年

■探测任务：探测火星地表环境全貌

■特殊装备：1．伽马射线光谱仪（GRS）：通过侦测中子来监测火星地表的水文和重要元素

2．热辐射成像系统（THEMIS）：监测火星地表的热性能，观测火星矿物质的分布

3．火星环境辐射探测仪（MARIE）：利用高能粒子光谱仪来监测火星的辐射环境

重要事件：

·为NASA航空项目提供支持，比如为好奇号提供数据传输和选定着陆地点

·火星巡航近20年，收集到的火星数据是历史之最

探测成果：

·2002年，发现火星地表下含有大量的氢气及火星赤道地区存在大量水冰

·为NASA在2008年发布的火星浅层地表水文分布图提供数据支持

凤凰号

Phoenix

NASA第一个低成本火星探测器

■发射时间：2007年8月4日

■抵达时间：2008年5月25日在火星北极成功着陆

■退役时间：2008年11月2日

■探测任务：研究火星水表的历史变化，以推测火星气候变化，评估火星极地的宜居程度

■特殊装备：1．机械臂（RA）：可挖取火星土壤样本，挖掘深度为0.5米

2．表面立体成像仪（SSI）：高分辨率成像仪，用以拍摄火星环境

3．热与蒸发气体分析仪（TEGA）：加热并分析火星土壤的成分

4．火星下降成像仪（MARDI）：在下降过程中拍摄火星表面

5．显微镜电化学与传导性分析仪（MECA）：检测土壤的元素成分并拍摄

6．气象站（MS）：实时记录火星每天的天气状况

7．4个湿化学实验室（WCL）：内部装满水，用于分析火星土壤的成分

重要事件：

·第一个由公立大学（亚利桑那大学）主导的航空项目，也是NASA低成本航空项目的先行者，造价仅4.2亿美元

·凤凰号是第一个在火星极地着陆的航空器

·携带的“凤凰DVD”是第一个被送上火星的人类文明图书馆，收录25万个人类文化档案，包括卡尔·萨根和阿瑟·克拉克的作品

·由于太阳能电池板接收不到太阳能量，凤凰号比预期提前停止了工作

探测成果：

·2008年5月31日，机械臂挖掘出了6盎司的火星土壤

·发现火星极地地表下含有丰富的水冰

·对土壤和冰样本进行实验，发现土壤中含有碳酸氢盐、氯化物、钠、钾盐、钙、硫酸盐和高氯酸盐

·检测了地表20千米以上的大气层，观察火星大气的构成和运动

好奇号

Curiosity

最大的火星着陆探测器

■发射时间：2011年11月26日

■抵达时间：2012年8月6日

■退役时间：暂未确定

■探测任务：火星是否具备适合微生物生存的环境

■特殊装备：1．移动系统（mobility system）：配备有6个直径达50厘米的车轮，可以翻越最高75厘米的障碍物，最大时速90米

2．放射性同位素动力系统（RPSs）：从钚-238放射性衰变的热量中产生电能，可以在任何环境中提供稳定动力

3．排热系统（HRS）：让设备在-127℃到40℃的火星环境中保持恒温

4．高能激光枪（infrared laser）：在“长脖子”的位置，能击打并汽化岩石

5．17个不同用途的摄像头：包含8个HazCams（3D成像），4个NavCams（专门用于地表摄像），2个MastCams（多光谱、高保真成像），1个MAHLI（微观成像），1个MARDI（着陆过程成像）和1个ChemCam（用于土壤元素的成像），全方位拍摄火星地表

重要事件：

·好奇号携带了有史以来最大规模、最先进的研究设备进入火星

·好奇号利用降落伞着陆火星地表，一触地就开始工作，这是有史以来第一次使用这种方式

探测成果：

·2013年3月，发现盖尔陨石坑的地质条件曾经适合微生物生存的证据

·2019年6月，探测到了最高浓度的甲烷气体含量（21ppb）

·拍摄到大量火星日偏食的照片

·测算出火星表面土壤的含水量为2%

·发现夏普山由数百万年前的大型河床的沉积物累积、风化而成

洞察号

InSight

第一个探测地外行星内部结构的探测器

■发射时间：2018年5月5日

■抵达时间：2018年11月27日

■退役时间：预计2020年年底

■探测任务：通过探测火星的内部结构来发现岩石行星的成因

■特殊装备：1．两颗迷你卫星（MarCO）：与洞察号一同进入行星空间，在洞察号着陆后，将远距离遥测结果发回地球

2．内部结构地震实验仪设备（SEIS）：探测火星地震活动，提供行星内部的完整图像

3．热流和物理属性探测仪（HP3）：能挖掘到火星地表以下2米深的地方，用以探测火星早期地质演化

4．自转和内部结构试验探测设备（RISE）：利用探测器的通信系统精准测量火星的自传，并探查火星的内部结构和组成成分

重要事件：

·由于设备SEIS发生真空泄漏，发射时间由原定的2016年3月推迟到2018年

·在发射之前，一张含有160万个人名的芯片被嵌入航空器

探测成果：

·2019年，在火星上挖了个5米深的洞

·同年，好奇号发现了未知的磁脉冲

旅行者1号

Voyager 1

第一个飞入星际空间的太空探测器

■发射时间：1977年9月5日

■抵达时间：2012年8月25日

■退役时间：预计2025年

■探测任务：探索太阳系以外的宇宙

■特殊装备：1．飞行姿态与连接控制子系统（AACS）：确保探测器天线始终对准地球

2．放射性同位素热电发生器（RTGs）：配有24个钚-238氧化物球，可以提供动力至2025年

3．三轴磁通门磁力仪（MAG）：监测木星和土星的磁场，以及太阳风对二者的影响

4．宇宙射线系统（CRS）：检测星际宇宙射线的起源、变化和构成

5．等离子波子系统（PWS）：测量木星和土星的电子密度分布、局部波粒的相互作用和磁层

6．地球之音（Golden Record）：录制了各种人类音像信息，可保存10亿年

重要事件：

·1977年12月10日进入小行星带，于1978年9月8日离开

·1979年1月6日开始观测木星，于1979年4月13日结束观测

·1980年8月22日开始观测土星，于1980年11月14日结束观测

·2012年8月25日离开太阳系，进入星际空间，到目前为止运行时间已经超过43年

·飞掠了木星、土星、土星最大的卫星泰坦星，发回了大约5亿个数据

探测成果：

·发现木星卫星伊奥上活跃的火山活动，这是在地球以外第一次发现的火山喷发

·首次发现木星的行星环、大红斑，以及木星的卫星欧罗巴和盖尼米得

·发现泰坦星的上层大气中含有7%的氦气，其余都是氢气

·发现土星上有极光一样的紫外光线

卡西尼号

Cassini

迄今最大型的国际合作行星探测器

■发射时间：1997年10月15日

■抵达时间：2004年7月1日

■退役时间：2017年9月15日

■探测任务：探测土星环及土星卫星

■特殊装备：1．等离子体分光计（CAPS）：探测土星的电离层和磁场

2．宇宙尘埃分析仪（CDA）：探测土星附近的宇宙尘埃

3．82个放射性同位素加热器（RHU）：利用放射性同位素获取能量的发电装置

4．惠更斯号探测器（Huygens）：登陆并探测泰坦星

重要事件：

·一共有17个国家参与“卡西尼”计划，领衔的是美国国家航空航天局（NASA）、欧洲航天局（ESA）和意大利航天局（ISA）

·卡西尼号的飞行路线极为漫长，用时6年8个月，长达35亿千米，但大大节省了燃料

·2005年1月14日，惠更斯号成功着陆泰坦星

·2017年4月22日卡西尼号开始最后一圈轨道航行，4月26日开始最后的任务，首次在土星和土星环之间穿越

·卡西尼号52次飞掠7颗土星卫星，45次近距离（950千米）飞跃泰坦星

探测成果：

·拍摄了土星大家族全面、完整的影像

·在泰坦星的大气中发现丰富的氮，在北半球发现碳氢化合物的湖泊

·发现恩克拉多斯表面的水蒸气羽流喷发物和羽流中的氢，在恩克拉多斯南极附近发现深达10千米的冰下海洋

·拍摄到金星从土星环穿过的罕见画面

新视野号

New Horizons

速度最快的太空探测器

■发射时间：2006年1月19日

■抵达时间：2015年7月14日

■退役时间：预计2021年

■探测任务：探测冥王星、冥卫一卡戎和柯伊伯带的小天体

■特殊装备：1．可见-红外成像光谱仪（Ralph）：提供彩色、组分、热成像等图像

2．紫外线成像光谱仪（Alice）：分析冥王星的大气组成

3．放射性实验仪（REX）：确保探测器的信号传输

4．远程勘测成像仪（LORRI）：拍摄高解析度图像

5．太阳风测量仪（SWAP）：监测太阳风，以及大气逃逸粒子和太阳风的相互作用

6．高能粒子频谱仪（PEPSSI）：测量从冥王星大气逃离的粒子

7．宇宙尘埃分析仪（SDC）：测量新视野号在穿越太阳系时遭遇的宇宙尘埃

重要事件：

·2006年5月，新视野号进入小行星带，并于同年6月拍下小行星照片

·2007年3月5日，新视野号在观测完木星后进入休眠，休眠期长达1873天，直到2014年12月8日才被唤醒

·2016年新视野号开始在柯伊伯带中穿行，观测小天体

·2019年，新视野号离开太阳系

探测成果：

·发现冥王星表面的“完美之心”：斯普特尼克平原，并确认这是一个氮冰冰川

·发现冥王星活跃的地质运动和大气层中的同心雾层

·首次拍摄到卡戎全景

·飞越了人类研究过的最遥远的天体——天涯海角，这也是已知的第一个密接双星

嫦娥四号

Change-4 Probe

第一个在月球背面着陆的航天器

■发射时间：2018年12月8日

■抵达时间：2019年1月3日

■退役时间：2020年

■探测任务：月球背面软着陆，深入探测月球背面环境

■特殊装备：1．低频射电频谱仪（LFS）：研究太阳爆发和着陆区上空的月球空间环境，观测来自太阳系行星的低频射电场

2．红外成像光谱仪（VNIS）：分析月壤元素和矿物类型

3．中子与辐射剂量探测仪（LND）：探测着陆区的辐射剂量

4．中性原子探测仪（ASAN）：研究太阳风与月表相互作用机制、月表逃逸层的形成和维持机制

重要事件：

·2019年1月3日，获取了世界上第一张近距离拍摄的月背影像并发回地球

·2019年1月11日，着陆器和巡视器互拍影像图，图像清晰显示出五星红旗

·首次在月背探测到了原生橄榄石

·2019年1月15日，完成了人类历史上第一次在月面进行的生物生长培育实验，棉花种子成功长出嫩芽

探测成果：

·发现月球背面存在以橄榄石和低钙辉石为主的深部物质

帕克太阳探测器

Parker Solar Probe

第一个飞入太阳日冕的探测器

■发射时间：2018年8月12日

■抵达时间：2018年11月5日抵达近日点

■退役时间：预计2025年

■探测任务：穿越太阳大气层，深入探索日冕和太阳风

■特殊装备：1．电磁力计（FIELDS）：直接测量穿越太阳大气等离子体的电场和磁场、无线电辐射、等离子体的绝对密度和电子温度

2．太阳探测广域成像仪（WISPR）：对日冕、太阳风和太阳周围空间的激波进行三维成像

3．太阳风粒子探测仪（SWEAP）：收集和测量太阳风中各种粒子的方向、能量、温度、密度、速度等信息

4．太阳集成探测仪（IS⊙IS）：检测太阳风中高能粒子的动力学机制

5．热防护系统（TPS）：直径2.43米、厚11.4厘米的防热盾，可使背后的科学仪器在1400℃高温的环境里始终处于30℃左右的室温内

重要事件：

·2018年10月3日第一次飞跃金星，最后一次飞跃金星预计在2024年11月

·2018年11月5日第一次抵达近日点，最后一次抵达近日点预计在2025年6月

探测成果：

·2020年7月，拍摄到NEOWISE彗星，清晰显示彗星的双彗尾

(1)参见维基百科词条Great Red Spot。

(2)Gordon L. Bjoraker, Michael H. Wong, The Gas Composition and Deep Cloud Structure of Jupiter’s Great Red Spot, Earth and Planetary Astrophysic, astro-ph.EP, 4 Aug 2018.

(3)标准大气压（standard atmospheric pressure）：在标准大气条件下海平面的气压，值为101.325kPa。

(4) Mark J.Loeffler Reggie L.Hudson, The spectrum of Jupiter’s Great Red Spot: The case for ammonium hydrosulfide (NH4SH), Icarus, Vol 271, pp 265-268, Jun. 2016.

(5)Anil Bhardwaj, G. Randall Gladstone, Auroral Emissions of the Giant Planets, Reviews of Geophysics,38(3):295-354, Aug. 2000.

(6)湍流现象（turbulence）：高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动。

(7)K. M. Moore, H. Cao, J. Bloxham, Time Variation of Jupiter’s Internal Magnetic Field Consistent with Zonal Wind Advection, Nature Astronomy, Vol 3, pages730–735(2019).