美國宇航局「朱諾號」任務首次提供了關於木星大氣中水含量的科學結果，其研究發現發表在《自然天文學》期刊上，朱諾號研究結果估計：在木星赤道，含量水約占木星大氣中分子的0.25%，這幾乎是太陽的三倍。這也是自1995年美國宇航局（NASA）伽利略號任務提出：
木星與太陽相比可能非常乾燥（比較不是基於液態水，而是基於太陽中存在的氧和氫）以來：朱諾號是關於木星這個氣體巨星豐富水的第一次發現。幾十年來，對木星大氣中水總量的準確估計，一直是行星科學家願望清單上的一個問題：
這個氣態巨星中的數字，代表了我們太陽系形成之謎中缺失的關鍵一塊。木星可能是第一顆形成的行星，它含有大部分沒有併入太陽的氣體和塵埃。關於其形成的主要理論，依賴於行星吸收的水量。水的豐富程度，對木星這顆氣態巨星的氣象學和內部結構也有重要影響。
雖然旅行者號和其他太空飛行器在木星上探測到閃電（一種通常由濕氣助長的現象）暗示著水的存在，但對木星大氣層深處水量的準確估計仍然難以捉摸。1995年12月，在伽利略號探測器在木星下降過程中停止發射57分鐘之前，它向下發射了光譜儀測量這顆氣體巨星大氣中的水量，深度約為75英里(120公里)，那裡的大氣壓達到了每平方英寸約320磅(22巴)。研究這些數據的科學家發現水量比預期少了十倍，這讓他們感到沮喪。
更令人驚訝的是：伽利略號探測器測量到的水量，在測量到的最深處似乎仍在增加，遠遠低於理論表明大氣應該充分混合的地方。在混合良好的大氣中，整個區域水分含量是恆定的，更有可能代表木星全球平均水平；換句話說，它更有可能代表全球範圍的水。當與地面望遠鏡同時獲得的紅外圖像結合時，結果表明探測器可能只是運氣不佳，對木星上一個異常乾燥和溫暖的氣象點進行了採樣。聖安東尼奧西南研究所的朱諾首席研究員斯科特·博爾頓(Scott Bolton)說：
就在我們認為已經搞清楚事情的時候，木星提醒我們還有很多東西要學。朱諾號令人驚訝地發現，即使在雲頂之下，大氣也沒有很好地混合，這是一個我們仍在努力解開的謎團，沒有人會猜到，水在整個星球上可能是如此多變。朱諾號是一艘旋轉的太陽能太空飛行器，於2011年發射升空。由於伽利略號探測器的經歷，該任務尋求獲得這顆大星球上大片區域的水豐度讀數。朱諾號的微波輻射計(MWR)是一種新型深空行星探測儀器，它使用六個天線同時測量多個深度的大氣溫度。
微波輻射計利用水吸收特定波長的微波輻射這一事實，這與微波爐快速加熱食物的技巧相同。測量的溫度被用來限制深層大氣中水和氨的數量，因為這兩個分子都吸收了微波輻射。「朱諾號」科學團隊使用了「朱諾號」頭八次科學飛越木星時收集的數據產生了這些發現，最初集中在赤道地區，因為那裡的大氣看起來比其他地區混合得更好，甚至在深度上也是如此。從朱諾號軌道上，輻射計能夠從比伽利略號探測器更深的地方收集到木星大氣層數據。
深度達93英里(150公里)，那裡的壓力達到了大約480磅/平方英寸(33巴)。加州大學伯克利分校的朱諾科學家程里說：我們發現木星赤道的水，比伽利略探測器測得的要大。由於木星的赤道地區非常獨特，需要將這些結果與其他地區的水量進行比較。朱諾號53天軌道正如預期的那樣緩慢地向北移動，每一次飛越都會使更多的木星北半球變得更加清晰。
科學團隊渴望了解大氣水分含量如何隨緯度和地區的變化而變化，以及富含氣旋的兩極，能告訴科學家關於這個氣體巨星全球水資源豐度的什麼信息。朱諾號第24次科學飛越木星發生在2020年2月17日，下一次科學飛越發生在2020年4月10日。每一次科學飛躍都是一次發現的事件，飛躍木星，總會有新的東西被發現。同時朱諾號給我們上了重要的一課：我們需要與一顆行星近距離、私密地接觸，以檢驗科學研究理論。
博科園｜研究/來自：NASA/JPL噴氣推進實驗室
參考期刊《自然天文學》
DOI: 10.1038/s41550-020-1009-3
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