木卫三探索史 – 星明天文台

作者|冯梓洋

审核|郑成卓

编辑|席宇博

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每当我们在晴朗的夜晚仰望天空时，偶尔能看见皓月当空的美景，从地球上看，月球和太阳的视觉大小几乎一样。然而作为一颗卫星，月球在太阳系的卫星中论体积和质量其实都不算出众。太阳系中最大的卫星，木卫三，其体积是月球的三倍左右，它的直径超过了水星，甚至和火星的大小差不多。接下来就让小星带你一起去了解人类对太阳系最大的卫星——木卫三的探索历程。

美国伽利略号探测器拍摄的木卫三图像。来源NASA

木卫三，别名盖尼米得（Ganymede），是围绕木星的一颗卫星，伽利略卫星之一，直径约为5300km,公转周期约为七天，不仅仅是太阳系最大的卫星，也是太阳系唯一有磁场的卫星。和最小的行星水星相比，木卫三的直径则比水星大400km,但密度却小许多。它的地表由冰与岩石组成，拥有薄薄的含氧大气层和极光现象，常年处于约-160 ℃的极寒温度。

木卫三的发现或许最早可追溯到中国的战国时期，齐国的天文学家甘德在后续的史料中留下了他的叙述。其中，唐代瞿昙悉达的《开元占经》中就提到过他的话：“单阏之岁，摄提格在卯，岁星在子，与嬃女、虚、危晨出夕入，其状甚大有光，若有小赤星附于其侧，是为同盟。”根据现有的观测资料来说，木卫一和木卫二偏橙黄色，木卫二和木卫四偏红黄色，而这里的“赤”表示浅红色，所以中国的天文史学家席泽宗认为木卫三最早由中国人发现，比西方还要早两千年，但该观点并未得到国际公认。

1610年1月7日，意大利天文学家伽利略通过自己制作的天文望远镜观测到了三颗木星卫星。三天后，又观察到了第四颗木星卫星，他将其中的一个命名为“木星三”（Jupiter III ），并把这些发现写在了《星际使者》一书中。几乎同时，德国天文学家西蒙·马利乌斯也通过天文望远镜观测到了它们。木卫的发现为哥白尼的日心说提供了有力的佐证，证明并不是所有天体都围绕地球运行。后人把伽利略发现的四颗木星的卫星统称为伽利略卫星。

四个伽利略卫星对比图。来源：必应之后，人们在天文学界放弃用数字命名天体后，以希腊神话中神的斟酒者盖尼米得来命名木卫三。1973年，美国发射的先驱者十号经过木星、土星，最终离开太阳系，并拍下了木卫三的照片，这是人类第一次和木卫三近距离接触。13个月后，它的孪生兄弟先驱者十一号也抵达了木星系统，和先驱者十号一样，都获取了许多伽利略卫星的资料。1979年美国又开启了旅行者一号、旅行者二号任务，这一次不仅发现了木卫三上的槽沟地形，而且也精准获取了木卫三的相对体积大小。

正在组装中的先驱者十号。来源：NASA

以上的航天器任务对木卫三并没有针对性的探索，所以那时获取的信息比较有限。为了彻底探索这个星球，NASA在1989年12月开始了伽利略号木星探测器的计划，这也是世界上第一个围绕木星运行的航天器。伽利略号通过亚特兰蒂斯号航天飞机发射升空，在多次变轨后最终进入环绕木星的轨道运行，围绕木星运转了34圈，最终在2003年9月坠入木星大气层结束了它的旅程。这次探索发现了木卫三拥有的磁层和极光现象，并且绘制了木卫三地图，获得了地表的海洋、冰壳等重要信息。伽利略号的探索之旅为行星的演化，外星生命的存在和木卫二的宜居性问题提供了可靠的信息。

伽利略号木星探测器。来源：NASA伽利略号任务之后，美国的哈勃太空望远镜、朱诺号等也相继拍摄了部分有关木卫三的图像资料，但信息量有限。今年的四月，欧航局将会借助阿丽亚娜5型运载火箭运载发射木星冰月探测器（juice），此次任务将会重点研究木卫三的地理特征、木卫二的宜居性。随着人类航天事业的发展，太阳系最大的卫星—木卫三终会向世人展现它独特的风采。

正在组装中的木星冰月探测器。来源ESA官网参考资料（1）Old Data, New Tricks: Fresh Results from NASA’s Galileo Spacecraft 20 Years On，NASA官网（2）袁越，木卫三探测结果令人惊奇，中国航天1996年11期

（3）何宁，“伽利略”号与木星大卫星的汇合，天文爱好者，1998年第四期

（4）Juice icy moons explorer，欧航局官网,https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Juice

（5）Launching the Galileo Misssion.NASA官网

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