木星和土星的新惊喜与月球的干旱

来自巨型行星的最新数据已将研究人员送回绘图板。卡西尼号在土星最后一次潜入地球内部之前已经绕土星运行了13年，而朱诺已经在木星轨道运行了两年半。一位研究人员说，所收集的数据“非常宝贵，但也很混乱”。

朱诺和卡西尼宇宙飞船从巨大的气体行星木星和土星发回的最新数据已经挑战了许多关于我们太阳系中的行星如何形成和行为的现有理论。

加州理工学院的大卫史蒂文森说，详细的磁力和重力数据“非常宝贵，但也令人困惑”，他将在本周的2019年美国物理学会3月波士顿会议上介绍这两项任务的最新情况。

史蒂芬森说：“虽然还有一些谜题需要解释，但这已经澄清了我们关于行星如何形成，如何制造磁场以及风如何吹动的一些想法。”卡西尼号绕土星飞行了13年，然后在2017年戏剧性的最终潜入地球内部，而朱诺已经在木星轨道运行了两年半。

朱诺作为木星任务的成功是对创新设计的致敬。它的仪器仅由太阳能供电并受到保护，以抵御激烈的辐射环境。史蒂文森说，在Juno上加入微波传感器是一个很好的决定。

使用微波来找出深层大气是正确的，但非传统的选择，”他说。微波数据令科学家感到惊讶，特别是通过显示大气均匀混合，这是传统理论无法预测的。“对此的任何解释都必须是非正统的，”史蒂文森说。研究人员正在探索在大气不同部分集中大量冰，液体和气体的天气事件作为可能的解释，但这个问题远非密封。

Juno上的其他仪器，重力和磁传感器，也发回了令人困惑的数据。磁场具有斑点（异常高或低磁场的区域）以及北半球和南半球之间的显着差异。史蒂文森说：“这与我们之前看到的不同。”

重力数据已经证实，在木星中，氢和氦质量至少为90％，有较重的元素，相当于地球质量的10倍。然而，它们不是浓缩在核心中，而是与上面的氢气混合，其中大部分是金属液体形式。

这些数据提供了有关木星和土星外部的丰富信息。这些地区丰富的重元素仍然不确定，但外层在产生两个行星的磁场方面发挥着比预期更大的作用。现在需要模拟气体行星的压力和温度的实验来帮助科学家了解正在发生的过程。

对史蒂文森来说，他已经研究了40年的天然气巨头，这些谜题是一项很好的使命的标志。

他说：“一项成功的使命让我们感到惊讶。如果科学只是证实了我们之前的想法，科学将会很无聊。”

科学家们利用美国宇航局月球勘测轨道器（LRO）上的西南研究所领导的莱曼阿尔法测绘项目（LAMP），观察到水分子在月球的白天移动。发表在“ 地球物理研究快报”上的一篇论文描述了暂时粘附在表面上的稀疏分子层的LAMP测量如何帮助表征一天中月球水合物的变化。

直到最近十年左右，科学家才认为月球是干旱的，任何水都存在于两极附近永久阴影的陨石坑中。最近，科学家已经确定了稀疏的分子群中的地表水，这些分子与月球土壤或风化土壤相连。金额和地点根据一天中的不同时间而有所不同。这种水在高纬度地区更常见，并且随着地表变热而趋于跳跃。

“这是一个关于月球水的重要新结果，这是一个热门话题，因为我们国家的太空计划重新开始关注月球探测，”SwRI的LRO LAMP仪器首席研究员Kurt Retherford博士说。“我们最近改进了LAMP的光采集模式，以更精确的方式测量月球日的反射信号，使我们能够更准确地跟踪水的位置和存在的数量。”

水分子保持与风化层紧密结合，直到表面温度在中午附近达到峰值。然后，分子热解吸并且可以反弹到附近的位置，该位置足够冷以使分子粘附或填充月球极其脆弱的大气层，或“外层”，直到温度下降并且分子返回到表面。SwRI的Michael Poston博士，现在是LAMP团队的研究科学家，此前曾对阿波罗任务收集的水和月球样本进行了大量实验。这项研究揭示了从月球材料中去除水分子所需的能量，帮助科学家了解水如何与表面材料结合。

“由于光线从月球表面反射出来的复杂方式，月球水合作用很难从轨道上测量，”Poston说。“之前的研究报告说，跳跃水分子的数量太大，无法用已知的物理过程来解释。我对这些最新结果感到兴奋，因为这里解释的水量与实验室测量结果表明的一致。需要做更多的工作充分考虑到月球表面的复杂性，但目前的结果表明工作绝对值得做！“

科学家们假设太阳风中的氢离子可能是月球大部分地表水的来源。考虑到这一点，当月亮从地球后面经过并避开太阳风时，“水龙头”应该基本上关闭。然而，当月球受到地球屏蔽以及受其磁场影响的区域时，LAMP观测到的水不会减少，这表明水会随着时间的推移而积聚，而不是直接从太阳风“下雨”。

“这些结果有助于了解月球水循环，最终将帮助我们了解人类在未来月球任务中可以使用的水的可达性，”行星科学研究所资深科学家，主要作者Amanda Hendrix说。论文。“月球上的水源可以帮助使未来的人工任务更加可持续和负担得起。人类可以使用月球水来制造燃料或用于辐射屏蔽或热管理;如果这些材料不需要从地球，使这些未来的任务更加实惠。“