第六十二章 《木星开发调查报告》（二）

木星本身是一颗气态行星，人类对木星的开发不可能在这颗巨大而又有些狂暴的气态行星上进行。所以一般的开发考虑，都是安排在木星的卫星上进行。如果要说黄秋铭是假公济私跟随民用船队去搞了一趟免费木星旅游，未免还是有些冤枉了他。在对木星进行的实地考察期间，黄秋铭也跟随着一批批科研人员同样穿上厚厚的防护服，踏上了四颗最大的卫星中的木卫二、木卫三和木卫四上。参与了这几颗卫星的地表采样、星球表面大气参数分析以及电磁强度检测等科考项目的具体科学实验工作。至于木卫一这个脾气有些暴躁的家伙，按照黄秋铭这个向来以“君子不立于危墙之下”为己任的行事风格，那是绝对不可能踏近半步的。

以近代西方观点为主导的看法中，这四颗被称之为伽利略卫星的木星卫星在17世纪初望远镜发明之后，由意大利科学家伽利略于1610年用它观测木星时才发现的。而实际上，在伽利略借助望远镜发现这些卫星两千年前，由中国战国时期著名天文学家，中国天文学的先驱之一的甘德先生于公元前400年到公元前360年之间观测到了木星的卫星。而对于木星的卫星的发现，甘德先生早伽利略近两千年，而且在没有望远镜的条件，仅凭肉眼就发现了木星的卫星，这真是一个奇迹。甘德先生对木星的观测尤为精细，是研究木星的专家，著有关于木星的专著《岁星经》（岁星就是中国古代赋予木星的名称。由于木星每十二年在空中绕行一周，每年移动周天的十二分之一，中国古代的星相天文学中把木星所在的位置作为纪年的标准，所以叫岁星）。依据《唐开元占经》卷二十三引录甘德先生论及木星时所说的话:"单于之岁，岁星在子。与虚、危晨出夕入。其状甚大，有光，若有小赤星附于其侧，是谓同盟"，甘德先生以其坚韧不拨的毅力和精细独到的观测把奇迹变成了现实，在世界天文学史上谱写了光辉的一页。

木星是人类迄今为止发现的天然卫星最多的行星，已知的有七十九颗。然而那些道貌岸然的西方天文学家竟然用古希腊神话里那位拥有七位妻子还要到处滥情的神王宙斯的众多情人来为木星的这些卫星命名，果然正如同黄秋铭所说过的那样：“这些西方天文学家都是些闷骚的家伙。当然，这里面肯定不包括那位可敬的《太空探索大学》月球基地分校的代理校长，来自《巴黎地球物理学院》的受人尊敬的法国天文学家亚历山大.卡莫西多教授。因为他在西方天文学家当中就是一个另类，完全无法和那些厚颜无耻的天文学家们归于同类。”黄秋铭校长这些在公开课上亲口所说的，又被他称之为非本人观点，打死都不会承认的话语，确实让同样身为《太空探索大学》月球基地分校校长（代理）的亚历山大.卡莫西多教授感到压力山大。甚至于他曾想到，假如自己不在听课人员的行列里出现，这位黄校长是否还会记得把自己从那些闷骚人群的行列中摘出去？

为了保持和黄校长讲课内容能够好地衔接。在黄秋铭校长离开后第二天，对木星以及它的七十九位卫星族群成员的继续讲解中，这位来自《巴黎地球物理学院》的亚历山大.卡莫西多教授不得不硬着头皮随着黄秋銘的语气，严厉的批判了那些整天想入非非闷骚型同行的不健康心理，以及由这些不健康心理所引发的对木星的这些可怜的卫星的命名问题。他甚至表示，在适当的时候，他将以《国际天文学会理事会》成员的身份，提出取消这些鲜廉寡耻家伙对新发现天体命名权诸如此类的建议。他的这一表态，获得了全体正在听课同学们一致的点赞和五星好评。其实发表不发表这样的表态都一样，大家都在摩拳擦掌的准备大拍这位新校长的马屁。你没看见在过来火星的途中，那三位惹恼了新校长的可怜家伙，为了背诵相关规定，差一点整夜未眠。这个老家伙很厉害哦，大家都悠着点才好。

卡莫西多校长在后续的课时里是这样对同学们说的：“由于木星运动正逐渐地变缓。相互间的引潮力也改变了这些卫星的轨道，使它们逐渐远离木星。木星的所有卫星大致可分为两类：最靠近木星的一群：由木卫十六、木卫十五、木卫五、木卫十四以及木卫一、木卫二、木卫三、木卫四这八颗卫星组成。这八颗卫星轨道偏心率都小于0.01。是与木星旋转方向相同的顺行卫星。这几颗卫星都属于规则卫星。八颗规则卫星被划归为一个规则卫星群组。其实这个群组中原本应该只有五颗卫星，木卫一到木卫五。离木星最近的，也是最倒霉的木卫五在数十亿年的岁月中成为了最受母星关爱的孩子，这个最受宠的傻瓜孩子在自己满心欢喜的投入母亲怀抱的过程中、被活力四射的母亲，用巨大的引力吸引而来的小天体撞击的粉碎，变成了仅仅保留丑陋的长柱形结构星核部分的木卫五和其他三块较大的残留碎片木木卫十六、木卫十五和木卫十四，剩余的其他部分，都被自己的慈爱的母星拿去填充那个被用来装饰自己美丽容颜的星环去了。”

“这个规则群稍外一些的四颗大卫星中，木卫一正在重复经历类似木卫五同样的命运。来自木卫二、木卫三以及木星的引力，使得木卫一的星体出现约有100米幅度的扭曲变化。这种在争夺中不断被撕扯的“扭曲-复原”循环过程中，木卫一地表厚厚的壳体被撕扯裂开，大量的硅酸盐混合硫化物的熔岩从这些裂缝中流淌出来。这就是造成了这座暴虐星球经常处于大量火山喷发暴躁状况的根本原因。也许再过若干亿年，可怜的木卫一也将成为自己亲爱的母亲装饰光环中的养分。”

“除此之外，不在这八颗规则卫星群中的其余的卫星，都属不规则卫星。不规则群中的卫星半径大多是几公里到二十公里左右的石块。这些不规则卫星基本上都是被木星强大引力圈的捕获的路过小行星、彗星之类的小天体，在围绕木星运行的轨道上相互撞击而形成的天体碎片所致。经过耐心细致的不断撞击研磨，这些小天体最终也会成为木星母亲的美丽星环的组成部分。在这些被捕获的小天体周边，是由更多已经被撞击研磨过后的小天体残骸黑色碎石和大量尘埃组成的木星光环。”

“在木星已经被确认的七十九颗卫星中，真正具有实际探索利用价值的就只是规则群中的这两个族群，木卫五群和包含木星最大的四颗卫星的伽利略卫星群。这些卫星无一例外的几乎都处在木星的赤道面上，从距离木星从近到远排列的：木卫十六、木卫十五、木卫五、木卫十四归为木卫五群。木卫一、木卫二、木卫三、木卫四这四颗大家伙归为伽利略群。在木星最大四颗卫星组成的伽利略群中，除了木卫一是个狂暴不安的家伙以外，其余三颗都是异常寒冷的星球，其中除了木卫四是固态星球之外，两外两颗卫星都是拥有厚厚冰壳的冰球。”

“人类曾经用探测器在木星周边进行的探测表明，在这里发现了一个被称为“长期变化”的随时间变化的内部磁场。这颗气态巨星的长期变化的磁场极有可能是受木星深层大气风的驱动。这一发现将有助于我们进一步了解木星更深层次的内部结构（包括大气动力学）以及木星磁场的变化。这种变化可能是由木星大气风(或纬向风)的运行而引发的。这些巨风从行星表面延伸到超过1860英里(3000公里)深的木星大气层深处，在那里，木星内部由于极高的温度和压力，使得木星大气中的氢和氦从气体转变为高导电性的液态金属氢和固态金属氢。这些具有金属性质的金属氢能够切割磁场，牵引磁力线，并将这些磁力线推送到木星的各处。木星磁场变化最大的地方是它的大蓝点，这是木星赤道附近一块超强磁场区域。这个大蓝点以其强大的局域磁场，与这个纬度上强纬向风的结合，导致了木星磁场最大的长期变化。一个狭窄的磁热点的大蓝点，在纬向风的作用下，几乎可以对木星磁场所有的长期变化产生影响。通过这一现象人们有了对星球磁场的新理解，根据这一现象而绘制的木星磁场长期变化图。以及借鉴到地球磁场研究方面也有着很大的促进作用。地球磁场中仍有许多未解之谜需要进一步的探索研究，借鉴木星磁场的长期变化从中找到一些规律应该是很有价值的。”

“根据探测发现的木星这种比地球大得多的磁场也是偶极场，但是有趣的是木星磁场的方向与地球磁场正好相反。也就是说如此我们带着一个指南针到木星去旅行，指南针所指示的南方恰好是木星北极的方向。木星磁场的磁层范围大而且结构复杂，在木星外1400000千米到700万千米的广大空间都是木星的磁层。木星的4个最早被发现的大卫星——伽利略群的卫星都在这个巨大的磁层之内，因此它们受到磁层的屏蔽使之免遭太阳风的袭击。”

“木星环，是指围绕在木星周围的行星环系统。它是太阳系第三个被发现的行星环系统，第一个和第二个分别是土星环及天王星环。木星环分成四个部分：

1、光环，距木星半径92,000–122,500公里，宽度30,500公里，厚度12500公里。100%由尘埃组成。

2、主环，距木星半径122,500–129,000公里，宽度6,500公里，厚度30–300公里，有76%的碎石和25%的尘埃组成。

3、以木卫十五为界的阿马尔塞薄纱光环，距木星半径29,000–182,000公里，宽度53,000公里，厚度2000公里的完全尘埃构成体。

4、与木卫五连接的底比斯薄纱光环，距离木星半径129,000–226,000公里，宽度97,000公里，厚度8400公里，完全尘埃构成体。与木卫十四连接。在木卫十四外亦有伸延。”

“木星环由四个部分组成：厚厚的由尘埃颗粒组成的环面内晕层称为“光环”，一个相对光亮特别薄的“主环”。以及两个外部既厚又隐约的“薄纱环”。星环的主环及光环由卫星木卫十六、木卫十五这两颗小卫星受撞击产生的星体碎片和尘埃组成。构成主环的碎石块大都呈黑色，不容易被观察到。”

“木星光环和土星光环有很大不同，木星光环是弥散透明的，由亮环、暗环和晕三部分组成。亮环在暗环的外边，晕为一层极薄的尘云，将亮环和暗环整个包围起来。木星光环的形状像个薄圆盘，由大量的尘埃组成。以周期为7小时左右的速度围绕木星旋转。光环是木星环中最靠近木星本体的也是最厚的。它的外部边界与主环内部边界在半径122,500公里处重叠。由此半径开始光环向内快速增厚。光环的内部边界十分清晰位于半径100,000公里位置，但部分物质被发现在92,000公里的更深入地区。亮环的不透明度很低，其环粒只能接收通过阳光的万分之一左右。靠近亮环的外缘有一宽约700公里的亮带，它比环的其余部分约亮10%，暗环的亮度只及亮度环的几分之一，宽度可达5万公里，其内边缘几乎同木星大气层相接。晕的延伸范围可达环面上下各1万公里，它在暗环两旁延伸到最远点，外边界则比亮环略远。”

“光环的高厚度的原因在于木星磁圈的洛伦茨力影响了构成光环的尘埃轨道倾角及轨道离心率。光环的外部边界与强力洛伦茨共振位置重叠。（这是一种粒子轨道运动与行星磁圈转动之间产生的共振的）光环的内部边界距离最强的2:1洛伦茨共振点很近。在此处洛仑磁力的影响下共振效应非常显著，这种共振使得尘埃粒子加速进入木星大气层内，所以在此处的光环有一个明确的边界。”

“窄且薄的主环是木星环系统最亮的部分。外部边界位于半径129,000公里处，与木星内群最小的卫星木卫十五轨道吻合。内部边界位于122,500公里处。主环宽度为6500公里。主环的外貌根据不同的观察角度而变化。受照射光反射影响，在木卫十五轨道的内部129,300公里处达到背景等级(刚好在木卫十五轨道的外部)。位于129,000km的木卫十五可以清楚指示出主环位置。位于128,000km的木卫十六轨道附近留有较大的空隙，光度越接近木星便越会增加，并在环的中心点128,000km达至最高光度。主环的内部边界与此相反，由124,000至120,000km慢慢地变得暗淡，与光环融合。所有木星环在受到正面散射的光线照射下都会变得特别光亮。”

“木星的主环并不是一个连续的整体，在这个主环中有着几道缝隙。距离木星最近的木卫十六的轨道就主环1000公里处的一条500公里宽的缝隙之中。在主环的外部，连续有两个以极细的尘埃组成的薄纱环。这两组薄纱环可能是由木卫十四和木卫五的星体残余组成。薄纱光环是木星环中最暗淡的。她显示出十分暗淡和有一个矩形横切面的结构，由位于226,000公里的木卫十四轨道向内伸延至129,000公里处。其内部边界因为光亮的主环及光环存在而不能明确界定。她的厚度约距木卫十四轨道8400公里 及越接近木星就越薄。薄纱环实际上在顶部及底部为最亮，其光度在越接近木星时越会上升。其外部边界并不特别陡峭，伸延超过15,000公里。”

“木星环看起来是一组不起眼的天体结构，极细的尘埃和不大的碎石对探测木星似乎把没有多少影响，可是正是由于这种极其细微的尘埃组合，恰恰能够反映出木星永不停止的磁场变化。特别是在木星光环的内部边界处，在最强的洛仑磁力共振点附近。更能观测到木星磁场这种变化的细微之处。”

“若要更好地观测木星磁场的的变化，就必须在最为接近木星深处的木卫十六上建立木星磁场观测采样点，要想建立这些观测采样点，就必须真正的了解木星的卫星族群的基本情况。下面我们就来了解一下，目前我们所知的木星卫星的具体情况。更深入的，更进一步的了解还要靠我们自己去探索发现。”

“木星的卫星大致可分为两类：一类是最靠近木星的一个群：由木卫十六、木卫十四、木卫五、木卫十五和木卫一、木卫二、木卫三、木卫四这八颗轨道偏心率都小于0.01。与木星旋转方向相同的顺行卫星。这八颗卫星都属于规则卫星。所以我们把这个族群的卫星称之为规则群。规则卫星群内侧的4颗小卫星，直径小于200千米，轨道半径小于200,000公里，轨道倾角小于0.5度。外侧的四颗卫星，轨道在400,000公里至2,000,000公里。除了这八颗卫星外，其余的卫星都属不规则卫星。这些不规则卫星大都只是一些数公里到数十公里直径的不规则形体的异形碎片。而且距离木星较远，所以被认为不具备实际利用价值，而不需要去做深入的考察。”

对于人类考察探索木星来说。真正具有实际利用价值的是处于接近木星位置上的规则群。这个规则群根据距离木星的位置可以被分为外群和内群两个族群。内群是由木卫五的星核残片加上它被击碎遗留下来的三块较大的碎片木卫十六、木卫十五、木卫五、木卫十四组成。外群的木卫一、木卫二、木卫三、木卫四这四颗伽利略卫星中，从距离木星从近到远排列分别是：木卫一、木卫二、木卫三、木卫四。在这四颗卫星上，除了木卫一是个暴躁的家伙之外，其余三颗都是异常寒冷的星球。其中只有木卫四是颗固态星球，木卫二和木卫三都是分层结构清晰的具有厚厚外层冰壳的海洋天体卫星。

木卫十六属于木星内部规则卫星群，是内群第二小也是最接近木星的卫星，它离木星只有 128,000 公里(1.79个木星半径)，这是在木星环的主环以内，而且它的离心率和轨道倾科角常非小，离心率大约只有0.0002，而轨道倾科角也只有0.06°。木卫十六在木星的同步轨道以内(木卫十五也是)，所以它会受到木星的潮汐力影响而慢慢的缩小轨道，这导致有一天他会坠入木星。

木卫十五是所知太阳系少数在轨道上运行的时间比母星自转的时间还要来得短的卫星。它的形状非常不规则，大小为20乘16乘14公里。表面积估计在840到1,600平方公里之间，木卫十五是木星规则群内群中体积最小而且距离木星第二近的卫星。木卫十五主要在木星主环的边缘上运行，运行轨道的半径大约有129,000公里，相当于木星赤道半径的1.806倍。且被认为是导致木星主环组成最主要的材料提供者。由于规则群内群所有的额微信都与木星保持着同步自转，所以木卫十五永远只有一面朝向木星。木卫十五的长轴方向与木星平行，这样的结构是最节省能耗的。

木卫十四的也如同其他内群卫星一样保持着同步自转。它的一面永远朝向木星。这颗内群中体积仅次于主星木卫五并处于内群最外沿的木卫十四距离木星226,000公里。他的星体表面多半呈现暗红色的，它背对木星的一面比面对木星的一面的亮度多1.3倍，可能是因为背对木星的一面比较容易受到小行星撞击，而被撞击时会喷出较亮的物质(如冰等)。木卫十四是属于木星内群卫星，但它偏离木星赤道1.08°，且离心率有0.018，这对木星内部卫星来说极大，这种不寻常的状况可能是它与木卫一的轨道共振有关。

木卫五是已知的离木星第三近的天然卫星，木卫五的大小和它的不规则的形状可能说明它是一块非常坚固的物体，否则的话它的外形随时间的变化会变得更圆。这颗内群的主星应该是被木星引力拉扯进入木星内部轨道又被较大的小天体击中，破碎后残留的星核部分所成。这一颗外形极端不规则的卫星是最后一颗被人类用肉眼直接观测发现的卫星。它的三个轴的长度分别是250×146×128公里，它的长轴指向木星。它的表面上有环形山，与它的大小相比，其中最大的陨石坑的直径达100公里，深8公里;另一个环形山(盖亚)直径80公里，深度比第一个陨石坑深一倍。木卫五上还有两座山，它们比其它部分高出20公里。木卫五是太阳系内最红的一个天体，它甚至比火星还要红。它的红色来自木卫一上火山喷发出来的硫。在木卫五主要的斜坡上还有一块块绿色的地方，这些颜色的来由还不清楚。

木卫五辐射出的热量比它接受到的太阳光的能量要高，这可能是它的星核内部在木星的强磁场感应的电流导致的。身处木星高辐射内磁气圈中的木卫五，是对木星磁场进行科学探测活动的最佳所在。木卫五由木星高辐射內磁圈磁场引发的电磁反应可能对飞越此处飞船的无线电发射产生干扰，这种干扰却更有可能帮助人们在提高电子产品抗干扰技术方面的研究。在接近木星表面时所遭遇的超强辐射干扰还能提高人们对电磁屏蔽技术方面的到进一步的推动，更重要的是可利用木卫五所处的强磁场环境，也是对星球磁层等有关高能物理方面的研究也是大有好处的。

当人类的探测飞船飞抵木卫五时，进入木卫五附近的薄纱环再穿越木星的内磁气圈，在这个充满了各种带电粒子，辐射十分强烈的地方开展星球高能物理研究，观察星球磁场在大气环境下与太阳风所带来的高能带电粒子共振，并吸收大量的高能带电粒子的完整过程。也是很有必要的。在这里所采集到的数据将有助于更深入地揭示木星内磁气圈的“秘密”。研究木星“神秘”的光环也将有助于工程技术人员设计功能更为强大的探测飞船。