自 1995 年伽利略號任務（ Galileo ）後迄今，朱諾號（ Juno ）首度公布科學成果，探索並測量木星大氣的水量。論文指出：木星赤道地區的大氣，約僅 0.25% 是水分子，這個量看起來很少，不過已是太陽大氣的 3 倍了。相關論文發表在《自然天文》（ Nature Astronomy ）期刊。

行星科學家肖想精確測量木星大氣的含水量已經數十年了，因為他們認為這是有關太陽系形成最關鍵的一塊拼圖。木星很可能是太陽系裡第一顆誕生的行星，主要由沒被太陽吸走的氣體和塵埃組成。現行理論認為木星的形成是以它吸收的水量為基礎。而水含量多寡與木星的大氣氣象（環流）和內部結構有重要關係。航海家號和其他太空船曾偵測到木星大氣的閃電現象，也暗示木星大氣有水存在。雖然這種種都與水有關，但卻一直無法精確估計木星大氣的水含量。

▲ 朱諾號 2017 年 12 月 16 日飛掠木星時拍攝的影像。（ Source ：JPL）

1995 年 12 月，伽利略號以衝入木星大氣自殺的方式結束生命之前，最後的任務就是一路以光譜儀偵測木星大氣的水含量，總共傳送了 57 分鐘，直到木星大氣約 120 公里深、大氣壓 22 巴（ bar ）之處。不過分析偵測資料後所得結果，比科學家預期的水含量還少 10 倍左右，讓這些科學家不解又沮喪（註：巴為大氣壓單位，地球表面 1 標準大氣壓為 1.01325 巴）。

還有更多意外：伽利略號在 120 公里深測到的含水量其實還在增加的趨勢線上，遠低於理論預測大氣應該混合的地方。混合良好的大氣，同一區域內各處水含量相差不大，甚至可能表現全球均一模式。與地面望遠鏡的紅外資料綜合後，結果顯示伽利略號太空船不夠幸運，取樣的地方剛好是木星異常乾燥與溫暖的天氣區。但根據朱諾號最新觀測結果，木星大氣雲頂以下處的混合程度並不好，事實上，水氣在此的變動可能很大。

朱諾號於 2011 年發射升空，目的之一就是從木星上空測量大範圍水含量。透過這艘太空船的微波輻射計（ Microwave Radiometer ， MWR ）的 6 個天線，可同時測量不同深度的大氣溫度。 MWR 利用水會吸收特定波長的微波輻射原理運作，如同微波爐快速加熱食物。之所以要測量溫度，是希望能得出大氣深處的水和氨的含量範圍，這兩種分子都會吸收微波輻射。

這些科學家取用朱諾號最初 8 次飛掠木星的測量資料分析而得出上述結果。他們最初集中分析木星赤道一帶，因為他們認為赤道區的混合情況會比其他區域好，即使大氣深處也是如此。朱諾號能探測至 150 公里深的大氣，此處大氣壓力約 33 巴，比伽利略號還深許多。結果發現赤道區的水比伽利略號當初測得還多很多，科學家表示，因為木星赤道區相當獨特，他們必須比對結果，才能知道其他地區的水含量有多少。

朱諾號環繞木星一週約 53 天，軌道會緩緩向北移，每繞一週，就能帶來更清晰的木星北半球測量結果。科學家渴望知道大氣水含量是否會隨緯度和區域不同而不同，以及氣旋豐富的極區能提供全木星水含量的線索，因此未來將繼續朝這方向努力。

（本文由 台北天文館 授權轉載；首圖來源：JPL）

原文網址: https://technews.tw/2020/03/07/findings-from-nasas-juno-update-jupiter-water-mystery/