NASA的朱诺号任务团队首次完成了木星系统的完整3D辐射地图，详细描绘了木卫二轨道附近的高能粒子强度，以及木星环附近小卫星如何塑造辐射环境。

该研究依赖于朱诺号的星光相机Advanced Stellar Compass (ASC)和Stellar Reference Unit (SRU)的数据。ASC由丹麦技术大学设计和制造，SRU由意大利佛罗伦萨的Leonardo公司制造。这两组数据互为补充，帮助科学家在不同能量下描绘辐射环境。

ASC和SRU都是为深空导航而设计的低光相机，几乎每个行星际和地球轨道飞船上都有类似的仪器。为了让这些设备成为辐射探测器，朱诺号的科学团队需要从全新的角度来看待这些相机。

“在朱诺号上，我们总是尝试用新的方式利用传感器来了解自然界，并且经常把许多科学仪器用于它们未曾设计的用途，”朱诺号首席研究员、圣安东尼奥西南研究所的Scott Bolton说道。

“这是我们首次对该区域高能量辐射进行了详细的描绘，这对于理解木星的辐射环境如何运作是一个重要的进展。能绘制出这个详细地图意义重大，因为我们并未携带专门用于探测辐射的仪器。这张地图将有助于未来探测木星系统的任务进行观测规划。”

数星星的科学

朱诺号的ASC星光相机会拍摄星星的图像，以确定飞船在太空中的位置，这是MAG实验成功的关键。但位于朱诺号磁力计臂上的四台星光相机，也证明它们是探测木星磁层中高能粒子流的宝贵工具。它们记录了“强辐射”——具有足够穿透力的电离辐射，能穿透ASC星光相机的屏蔽层并对飞船产生影响。

“每隔四分之一秒，ASC都会拍摄一张星空图像，”朱诺号科学家、丹麦技术大学教授John Leif Jørgensen说。

“非常高能的电子穿透屏蔽层，会在我们的图像中留下明显的痕迹，像萤火虫的轨迹一样。仪器会计算这些‘萤火虫’的数量，从而精确计算出辐射量。”

由于朱诺号的轨道不断变化，飞船几乎遍历了木星附近的所有空间区域。

ASC的星光相机数据表明，在木卫二轨道附近，高能辐射相对于低能辐射的比例比之前认为的要高。此外，数据还证实，在木卫二轨道方向前进的一侧，高能电子的数量多于其背风侧。

这是因为木星磁层中的大多数电子由于木星及其磁场的旋转，从后方超越木卫二，而非常高能的电子则逆流漂移，就像逆流而上的鱼一样，冲击木卫二的前侧。

来自木星系统的辐射数据并非ASC对任务的第一次意外科学贡献。在抵达木星之前，ASC的数据就已被用来测量撞击朱诺号的星际尘埃。通过同样的尘埃探测技术，ASC还发现了一颗以前未被记录的彗星。

朱诺号任务的结果已进入同行评审的最后阶段，并将发表在《地球物理研究快报》上。

尘埃环

与ASC一样，SRU也被用作辐射探测器和低光成像仪。

朱诺号的SRU和ASC的数据表明，像木卫二一样，围绕木星环内或环边缘的小型“牧羊犬”卫星也似乎与木星的辐射环境相互作用。当飞船飞行在连接到环卫星或密集尘埃的磁场线时，ASC和SRU上的辐射计数急剧下降。SRU还从朱诺号独特的视角收集了木星环的珍贵低光图像。

“关于木星环如何形成仍有很多未解之谜，此前的探测器收集的图像也很少，”NASA喷气推进实验室的SRU首席联合研究员Heidi Becker说。

“有时我们很幸运，可以捕捉到一颗小型牧羊犬卫星的图像。这些图像让我们更准确地了解环卫星的当前位置，并观察尘埃与木星距离的分布。”

本文译自 phys.org，由 BALI 编辑发布。

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