科学|关于木星的5种未解之谜，科学家至今都没能破解这些谜团科学家|木星

在过去的几十年中，先后有7个太空探测器飞经太阳系最大的行星木星，并有1个太空探测器专门对它进行了8年的近距离科学考察。可是，至今这颗行星依然存在着许多未解之谜。

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木星的直径为地球的11倍，质量为地球的318倍，体积为地球的1300多倍，平均密度比地球低很多，这是因为木星的结构与地球有很大的差别，它是一颗基本上由气体组成的行星，其中约75％是氢，约25％是氦，还有微量的甲烷、水、氨和岩石。
木星的大气层厚几千千米，而且密度比地球大气高得多。木星大气的顶层密布着由甲烷、氨等构成的云，因此是不透明的。我们看到的木星表面，就是这一云层。“伽里略”号到达木星上空之后，曾经把一个大气探测器投入木星的云层，让它在木星大气层内徐徐降落，很可惜，这个大气探测器只深入到云层下150千米处，就被木星大气的巨大压力压坏了。因此，关于木星更深处的情况，我们至今还没有任何直接的观测数据。
美国科学家英格索尔说：“我们非常想知道木星的内部结构像什么样子。”他说，木星的位于浓厚的大气层下面的“核心”可以分为两个层次，里面的一层由岩石、金属和液态水组成，大小不超过10％；外面的一层是液态金属氢层，大小或许超过80％。
为了探索木星的内部结构，美国科学家们建造了一座被称为“Ｚ机器”的历史上最强大的电力设备。“Ｚ机器”中央真空室内核心处可以模拟木星核心的高压环境，在那里氢被剥离了原子核外的电子，从而变得像液态金属一样。这样的“木星物质”可以存在几纳秒(即十亿分之九秒）。
英格索尔说：“有意思的是，木星内部的结构也许可以由云层的顶部展现出来。”在木星大气层中，有着极其强大的风暴和旋涡。可是，另一方面，木星又有极端稳定的云带结构。这些云带与木星的纬圈平行，一个世纪来基本上保持不变。英格索尔觉得这些云带的根基一定非常深，很可能深入到木星大气层的底部，这些云带也许就像一个个套在一起的圆筒那样，以木星的自转轴为共同轴心排列着。英格索尔说：“这会产生巨大的离心力。具有这样一种结构的行星自转的时候，整个行星的重力场都会受到由此所产生的离心力的影响。”
【科学|关于木星的5种未解之谜，科学家至今都没能破解这些谜团】美国科学家在勾画“朱诺”号对木星的探测计划的时候，就是要让它描绘木星重力场的详细地图。当木星的重力场作用在“朱诺”号上的时候，“朱诺”号的飞行速度会随之发生变化，通过测定这种速度变化，研究人员就能够确定木星核心的大小和质量。
英格索尔说：“通过测量木星从赤道到两极的重力场，你可以知道木星究竟是不是像一些套在一起的圆筒那样在旋转。如果重力场的变化是平滑的，那么这颗行星就像一个固体球那样在自转。而如果真是这种情况，那么我们就不得不认为那些狂暴的气流深度很浅。于是就带来了这样一个问题：为什么它们会长期存在？相反，如果重力场以某种特定的方式变化，那么这颗行星就确实是由一系列同轴圆筒组成的。”成分之谜：含多少水

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宇宙中像太阳系这样的行星系，并不是独一无二的。至今，人们已经发现的太阳系外的行星超过200颗，而且它们绝大多数是类似木星那样的巨大的气体行星。因此，对木星的研究显得十分重要，木星是天文学家研究太阳系外的行星系统的最好样品。
美国天文学家利维森说，关于木星是如何形成的，有两种模型：一种认为木星的核心首先生成，然后再吸引周围的气体，逐渐增大；另一种认为木星是由部分原始太阳星云直接坍缩凝聚而成的。为了判定究竟是哪种模型更符合实际情况，就需要知道木星的化学成分，尤其是氧的含量。
木星含有非常丰富的氢。如果它含有氧，那么这些氧应该主要存在于与氢的化合物中。木星现在所处的位置离开太阳很远，在形成的时候，尚处于襁褓中的太阳的热量不会破坏木星的任何挥发性的物质，这意味着如果木星是由部分原始太阳星云直接坍缩、凝聚而成的，那么相同质量的木星物质中的含水量与太阳系原始星云中的含水量应该相同。
很遗憾，要测量木星中水的含量并不那么容易。美国学者素蒙说：“在木星的云层顶部，水都凝结成了冰晶。对这种形态的水不可能用遥感方法进行测量。我们必须深入到水是液态的地方去测量它。”
说起来容易，做起来难。“伽利略”号飞船携带的大气探测器曾经试图绘制木星大气内水的含量随高度的变化图。美国天文学家特里尔说：“我们以为会观测到较多的水，然而探测器测得的结果与任何一个模型都不相符合。因此，我们不得不认为，要么理论有错，要么数据有误。”
科学家们没有找到否定自己理论的根据。于是，他们相信，“伽利略”号飞船的大气探测器降落到了一处空气异常干燥的下沉气流中，它所测得的木星大气的含水量的数据不具有代表性。也就是说：它没有能够获得木星大气含氧量的数据。索蒙说：“宇宙中氧的含量仅次于氢和氦的含量。我们没有任何线索得以知道氧在木星上有多少。这样，我们对木星的化学成分的了解很不全面。”