伽利略衛(wèi)星（英文：Galilean moon），是木星的四個大型衛(wèi)星，即木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四的統(tǒng)稱，因意大利天文學家伽利略·伽利萊(Galileo Galilei）于1610年首先用望遠鏡發(fā)現(xiàn)而得名。伽利略衛(wèi)星是繞木星運行的最大、質量最大的天體，它們占據(jù)所有木星衛(wèi)星總質量的99.999%，幾乎相當于木星質量的1/5000。
伽利略衛(wèi)星是首次發(fā)現(xiàn)地球衛(wèi)星和太陽衛(wèi)星之外的衛(wèi)星。這四顆衛(wèi)星被西蒙·馬呂斯（Simon Marius）分別命名為艾奧（Io，木衛(wèi)一）、木衛(wèi)二（Europa，木衛(wèi)二）、加尼美得（Ganymede，木衛(wèi)三）和卡里斯托（Callisto，木衛(wèi)四）。木衛(wèi)一是太陽系中火山活動最活躍的天體，其火山活動活躍度甚至超過了地球。木衛(wèi)二歐羅巴，它的表面大體光滑，是太陽系中最光滑的天體，由于撞擊坑的數(shù)量很少，木衛(wèi)二也是表面幾何反照率最高的衛(wèi)星之一。木衛(wèi)二冰凍的地殼之下有一層液態(tài)的水，或許有50千米深，由引潮力帶來的熱量保持液態(tài)，該液態(tài)水海洋可能含有生命成分。木衛(wèi)三是太陽系中最大的衛(wèi)星，甚至比水星和矮行星冥王星還要大，也是唯一已知擁有自己磁圈的衛(wèi)星。木衛(wèi)四是太陽系中被石隕石破壞得最嚴重的天體。伽利略衛(wèi)星的軌道都呈近圓形，軌道靠近木星赤道，運動方向也和木星的自轉方向一致。其中木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三的軌道周期比值為1: 2: 4。
四顆伽利略衛(wèi)星的亮度都很高，可用肉眼觀測到，也可觀測到“衛(wèi)星食”（eclipse of a satellite），即在地球上能看到木星掩衛(wèi)星或者衛(wèi)星凌木星?？茖W家先后通過“先驅者”10號和11號，“旅行者”1號和2號，伽利略號木星探測器、卡西尼號、新地平線號探測器、朱諾號木星探測器對伽利略衛(wèi)星進行觀測和探索。其中專門探測木星系統(tǒng)的伽利略號揭示了伽利略衛(wèi)星的細節(jié)，包括木衛(wèi)一的火山活動和木衛(wèi)二、四的液態(tài)水海。2016 年，美國航空航天局 的“朱諾”號航天器抵達木星，這是第一架如此近距離觀察的軌道飛行器。
發(fā)現(xiàn)與命名
發(fā)現(xiàn)
公元前364年（中國戰(zhàn)國時期）夏，中國天文學家甘德觀測到木衛(wèi)三，這比伽利略·伽利萊用望遠鏡發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)三早了1974年。當時，木星處于水瓶座的邊線上。甘德撰有《歲星經》《天文星占》等書。其書雖早失傳，但部分內容還存于唐朝《開元占經·第二十三卷》中，《歲星經》中描述木星說，“其狀甚大有光，若有小赤星附于其側，是謂同盟”。
1610年1月7日，意大利天文學家伽利略·伽利萊（Galileo Galilei）通過望遠鏡觀察木星時，發(fā)現(xiàn)它附近三顆位于同一條直線上的“恒星”，其中有兩個同在一側，還有一顆位于木星的另一側。第二天晚上，這幾顆星星依然可見，不過位置有些變動。1610年1月13日，伽利略發(fā)現(xiàn)了第四顆“恒星”。伽利略沒有間斷觀察，直到3月2日，肯定地得出結論——這四顆“恒星”其實是圍繞木星旋轉的衛(wèi)星，這個發(fā)現(xiàn)為哥白尼的日心說模型提供了重要觀測證據(jù)。
德國貢岑豪森的天文學家馬里烏斯（Simon Marius）聲稱早在伽利略之前，他就看到了木星衛(wèi)星。按照他的說法，他在1609年12月就已經發(fā)現(xiàn)了這四顆衛(wèi)星。
命名
當人們開始發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星時，還沒有給它們命名的系統(tǒng)。伽利略以其贊助人柯西莫·德·美第奇家族的名字將這四顆衛(wèi)星集體命名為“木衛(wèi)三”。他通過羅馬數(shù)字I、Il、III和IV分別將它們區(qū)分開來，離木星越遠數(shù)字越大。
1614年，西門· 馬里烏斯提議以艾奧（lo）、木衛(wèi)二（Europa）、加尼美得（Ganymed）和卡利斯托（Kallisto），來命名這四顆衛(wèi)星。因為木星的名字是朱庇特（Jupiter），而朱庇特是羅馬神話中的最高神，希臘人將其稱為宙斯（Zeus）。艾奧、歐羅巴、加尼美得和卡利斯托，在神話傳說中是朱庇特的四個情人。這些名字最終成為今天使用的官方認可的名稱。出于對伽利略·伽利萊的尊敬，這四顆衛(wèi)星被統(tǒng)稱為“伽利略衛(wèi)星”。
中國稱這些衛(wèi)星為木一（艾奧）、木衛(wèi)二（木衛(wèi)二）、木衛(wèi)三（加尼美得）和木衛(wèi)四（卡利斯托）。
形成和演化
《世界地質》1986年第四期發(fā)表了關于太陽系起源的討論——初論巨量依次分離說，該文提出了關于衛(wèi)星起源的假說。指出衛(wèi)星是在行星產生時旋轉運動過程中，從尾部分離甩出來的物質，經過波狀旋轉分離運動產生的。伽利略衛(wèi)星作為木星的衛(wèi)星，或許也遵守該假說的形成理論。但未有科研研究表明其形成過程。
2018年出版的《太陽系簡史》中提出，根據(jù)計算機模擬表明，在太陽星云吸積氣體的階段，每個氣態(tài)巨行星周圍存在一個氣體塵埃盤。在這些盤中，固態(tài)顆粒通過逐漸凝聚形成衛(wèi)星，類似于太陽系行星的形成過程，但衛(wèi)星的軌道周期遠比行星的短。這些衛(wèi)星可能在形成初期經歷了潮汐作用和熱量釋放，導致部分衛(wèi)星內部熔化和物質沉積。隨著時間推移，氣體塵埃盤稀薄化，固態(tài)物質比例增加，最終形成今天觀測到的規(guī)則衛(wèi)星。
根據(jù)這一理論，屬于規(guī)則衛(wèi)星的伽利略衛(wèi)星，其形成可能發(fā)生在木星的環(huán)行星盤稀薄且冰凝結物質充足的末期階段。在這個時期，木星環(huán)星盤固態(tài)物質隨著時間累積，最終凝聚成了伽利略衛(wèi)星。在伽利略衛(wèi)星形成時，應存在一種自我調節(jié)過程，如果衛(wèi)星發(fā)展到更大時，就會落入木星，與此同時，新衛(wèi)星的形成過程重新開始。共振現(xiàn)象如皮埃爾-西蒙·拉普拉斯共振表明，伽利略衛(wèi)星的軌道可能在形成后經歷了調整，進入了共振位置，這可能是在木星環(huán)行星盤消失后，由于木星潮汐作用導致軌道擴張的結果。
特征
伽利略衛(wèi)星是截至到2023年年底繞木星運行的最大、質量最大的天體，它們屬于木星衛(wèi)星的主群，占所有木星衛(wèi)星總質量的99.999%，約為木星質量的1/5000，因而在木星及其衛(wèi)星系的形成中是很關鍵的。
木星衛(wèi)星的物理和軌道特征差異很大。四個伽利略衛(wèi)星的直徑都超過3100km；最大的伽利略木衛(wèi)三是太陽系中最大的衛(wèi)星，甚至比水星和矮行星冥王星還要大。它們的偏心率均小于0.009，軌道形狀為近乎完美的圓形。軌道周期為1.7627—16.69世界地球日不等。
木衛(wèi)一
表面
木衛(wèi)一呈球狀，表面由巖石構成，被持續(xù)的火山爆發(fā)所散發(fā)的硫化物染成黃色和紅色。潮汐力在木衛(wèi)一內部產生了大量熱量，使其大部分的地殼始終保持液態(tài)狀態(tài)。木衛(wèi)一的表面沒有環(huán)形山，也沒有隕石坑，因為火山活動不斷重塑其地形，熔巖湖覆蓋了撞擊坑，液態(tài)巖石流如同洪水一樣泛濫，使衛(wèi)星表面顯得光滑。二氧化硫是木衛(wèi)一上稀薄大氣的主要成分。它幾乎沒有水。美國航空航天局認為，木衛(wèi)一上不太可能存在生命。
火山
由于潮汐加熱，木衛(wèi)一是太陽系中火山活動最活躍的天體，其火山活動活躍度甚至超過了地球?！?a href="/hebeideji/9222322888065336199.html">旅行者號探測器”發(fā)現(xiàn)了九個火山噴發(fā)羽狀物，其中最大的一個高300千米，寬1000多千米?！?a href="/hebeideji/7214690543597862946.html">旅行者1號探測器”探測到來自羽狀物源的強烈紅外輻射，證明了木衛(wèi)一上的高溫。之后，隨著“伽利略號木星探測器”“新地平線號探測器”等的探測，記錄了大約100個火山爆發(fā)的地點。國際天文學聯(lián)合會用神話中的鐵匠與火、雷、太陽、火山神和英雄的名字，給這些火山命名，如“普羅米修斯”是持續(xù)爆發(fā)的火山，“特瓦史塔”和“產靈”已爆發(fā)過幾次。
火山口狀地貌附近，有低反照率熔巖流，這些流通常呈細長的葉狀特征，可長達300千米。熔巖流停止移動后，會被硫和二氧化硫霜 (這塑造了木衛(wèi)一的顏色) 所覆蓋。有些火山內部含有“熔巖湖”，因而是強烈的紅外輻射源。有些火山通過火山噴口或裂縫釋放出羽狀物。美國航空航天局推測，這可能是由巖漿中氣泡膨脹推動，這些氣泡會粉碎巖漿碎片并將其推向天空。由于木衛(wèi)一幾乎沒有大氣，因此粒子會上升然后回到地面，形成特殊的火山噴發(fā)現(xiàn)象，即探測器觀測到的羽狀物。木衛(wèi)一的噴發(fā)每秒釋放大約1噸的氧和硫，這些物質在與木星磁場相互作用下形成等離子體環(huán)繞木衛(wèi)一軌道。
木衛(wèi)二
表面?
木衛(wèi)二的表面由高反照率的冰組成，在接近表面 (冰層)的地方是固態(tài)的，在深處是液態(tài)的，形成了一個全球性的海洋。木衛(wèi)二隕擊坑較少，表面上布滿大量的山脊和溝脊，以及冰層裂縫，呈現(xiàn)出類似“一團線球”的外觀。長長的線形裂縫通常只有大約半英里到一英里寬（1—2公里寬），但可以在木衛(wèi)二的表面延伸數(shù)千公里。 這些山脊主要位于裂縫打開后又閉合的地方，形成高達數(shù)百米的冰脊。裂縫的開合與木衛(wèi)二環(huán)繞木星的周期有關，每85小時重復一次，導致新的裂縫和山脊不斷形成。一些特別大的山脊被含有雜質（如硫酸鎂和其他鹽）的變色冰環(huán)繞。線球地形在有些區(qū)域被破壞分解，形成一種被科學界稱為“破碎地貌”的地形。這些破碎地貌由帶有線球紋理的漂浮物和復雜紋理的低洼表面組成。在“混沌區(qū)域”中，漂浮物和基質相互交錯，有些區(qū)域漂浮物沉沒或融化，新形成的山脊和溝脊最終覆蓋舊地形。冰蓋可能厚達幾十千米或僅幾千米，厚度的差異影響了融化和裂縫形成的過程。科學界推測，木衛(wèi)二地形變化的熱量可能來源于木衛(wèi)二巖石內部的潮汐加熱或海底火山噴發(fā)傳遞到地面的熱量。
海洋
美國航空航天局推測，木衛(wèi)二的冰殼厚度約為10到15英里（15到25公里），漂浮在深達40到100英里（60到150公里）的海洋上，這是一個咸水全球海洋。因此，盡管木衛(wèi)二直徑僅為地球的四分之一，其海洋可能含有比地球全球海洋多兩倍的水量。木衛(wèi)二的海洋被科學界認為是太陽系中尋找地球之外生命最有希望的地方之一。
木衛(wèi)二具有稀薄的大氣層，主要成分為氧氣。不像地球大氣中的氧，木衛(wèi)二的氧并非生物形成的。天體生物學家，即研究宇宙中生命起源、演化和未來的科學家們相信，木衛(wèi)二擁有豐富的水資源和形成生命需要的基本化學元素，包括碳、氫、氮、氧、磷和硫。木衛(wèi)二表面受到木星輻射的轟擊，這使生命無法在衛(wèi)星表面生存，但同時這種輻射可能為地表下的海洋制造養(yǎng)料。潮汐加熱使得木衛(wèi)二地殼形成大量熱液噴口，類似于地球深海的熱液噴口生態(tài)系統(tǒng)。這些噴口可能孕育著以化學合成為能源的微生物，以及以其為食的更大型生物，這種生態(tài)系統(tǒng)不依賴太陽能光合作用。這些生物可能適應了木衛(wèi)二其他環(huán)境，如潮汐裂縫，這些裂縫在開啟時提供水和可能的陽光，適合生命定居，而在閉合時則可能保存生命化石。
木衛(wèi)三
表面
木衛(wèi)三比水星還大，是太陽系最大衛(wèi)星。它表面呈黃色。據(jù)“旅行者”探測，它表面呈現(xiàn)各種各樣的地形，有明暗不同的地貌，有很多隕擊坑，有橫向錯開的斷層、線狀地形、互相平行的山脊和深溝。天文學家推測，木衛(wèi)三上可能發(fā)生過類似于地球板塊運動的活動。木衛(wèi)三表面有稀薄的含氧氣的大氣層。
木衛(wèi)三地表的主要成分是冰，其地表也就是冰殼的頂部，表面沒有可見的破碎地貌的痕跡，科學界據(jù)此推測，它表面的冰殼還沒有薄到足以融化。木衛(wèi)三表面的環(huán)形山密度高，顯示出其古老性質，推測其地表年齡可能超過30億年，遠遠大于木衛(wèi)二的地表年齡（不超過5000萬年）。
海洋
科學家在20世紀70年代首次提出了木衛(wèi)三存在地下海洋的設想，而后1996年，伽利略號木星探測器探測器在木衛(wèi)三發(fā)現(xiàn)了磁場，這一發(fā)現(xiàn)使木衛(wèi)三地下海洋的存在得到了證實。因為磁場的存在表明木衛(wèi)三的表面存在礦物鹽，這意味著其內部曾有液態(tài)水向外噴發(fā)。同時，美國航空航天局通過哈勃空間望遠鏡（Hubble Space Telescope，縮寫：哈勃空間望遠鏡）也觀測到很多木衛(wèi)三地下咸水海洋存在的證據(jù)。據(jù)估計，木衛(wèi)三地下海洋大約位于150km厚的地殼之下（地殼的主要成份是冰），含水量預計比地球表面所有水都多，其深度預計約有100km，是地球海洋深度的10倍以上。木衛(wèi)三表面的冰是普通類型的冰，被稱為冰I，但在更深的地方，計算出的壓力足以將其壓縮成冰Ⅲ，然后是冰V，最后是冰VI。 根據(jù)計算機模擬出的結果顯示，每個冰層下面都有一個液體層，形成一個多層三明治般的外觀。如果這些液態(tài)層存在，它們很可能是強度非常高的鹽水，含有從巖石內部溶解出來的鹽，使它們在由純水構成的冰無法融化的低溫下保持液態(tài)。
木衛(wèi)四
表面
木衛(wèi)四的表面被大量隕擊坑所覆蓋，比木衛(wèi)三的表面還要密集，這些隕擊坑甚至抹平了表面上的裂縫。由于撞擊坑仍然可見，美國航空航天局的科學家認為這顆衛(wèi)星幾乎沒有地質活動——沒有活火山或地殼板塊的移動來侵蝕隕石坑。木衛(wèi)四看起來像是布滿明亮白色斑點，科學家認為這些斑點是覆蓋水冰的隕石坑的山峰。木衛(wèi)四有一層非常稀薄的大氣層，含有二氧化碳、氧氣和氫氣。
撞擊坑平原
木衛(wèi)四表面的地質年齡十分古老，它同時也是太陽系中遭受過最猛烈轟擊的天體之一，其撞擊坑密度已經接近于飽和：任何新的撞擊坑均可能覆蓋于舊的撞擊坑之上。木衛(wèi)四上的大型地質構造為撞擊坑平原、較明亮的平原、明亮而平緩的平原以及由多環(huán)機構和撞擊坑組成的多類地形單元。
撞擊坑平原的構成物質是冰體和巖石的混合物，為古老巖石圈的典型代表。較明亮的平原中存在著明亮的撞擊坑、被稱為變余結構的古老撞擊坑的殘跡和多環(huán)結構的中央部分，科學家們猜測這種地形是由冰質撞擊坑沉積而成。明亮而平緩的平原覆蓋的區(qū)域較小、常出現(xiàn)于沃爾哈拉撞擊坑和阿斯嘉德撞擊坑的山脊和槽溝地帶中，撞擊坑平原中的孤立斑點地帶也屬于這種地形。
木衛(wèi)四上最大的撞擊地形是多環(huán)盆地。其中有兩個規(guī)模巨大，而沃爾哈拉撞擊坑則是其中最大的，它明亮的中央地帶直徑達到了600km，其環(huán)狀結構向外延展了1800km之遠。位列第二的多環(huán)結構是阿斯嘉德撞擊坑，直徑大約為1600km。為什么有這么多的多環(huán)結構呢，科學家推測認為，多環(huán)結構的產生，可能是撞擊事件發(fā)生之后處在柔軟或流動物質一如海洋之上的巖石圈產生的同心環(huán)狀的斷裂。撞擊坑鏈則是一長串鏈狀呈直線分布于星體表面的撞擊坑，它們可能是木衛(wèi)四被過于接近木星而受到引力潮汐作用解體的天體撞擊之后形成的，也可能是遭受小角度撞擊后產生的。
研究猜想
1990年代伽利略號航天器收集的數(shù)據(jù)表明，木衛(wèi)四可能在其冰冷表面下?lián)碛幸粚酉趟Ｑ?。更近期的研究顯示，這層海洋可能比之前預想的更深，或者根本不存在。木衛(wèi)四內部的海洋是由其感應磁場推斷出來的。它對木衛(wèi)四的表面沒有明顯的影，所以如果存在海洋，其位置一定比木衛(wèi)二的海洋更深。這個海洋可能與木衛(wèi)四的巖石相互作用，為生命提供潛在棲息地。
運行軌道
軌道特征
伽利略衛(wèi)星與其他4顆離木星更近、體積更小的衛(wèi)星的軌道都呈近圓形，它們的軌道靠近木星赤道，運動方向也和木星的自轉方向一致。由于它們的軌道排列非常規(guī)則，所以天文學家將它們稱為規(guī)則衛(wèi)星。木星的其他衛(wèi)星則位于離它更遠的地方，軌道也遠沒有上面提到的規(guī)則。這些不規(guī)則衛(wèi)星的軌道都非常扁長和傾斜，而且大部分都是逆行軌道 (運動方向和木星的自轉方向相反)。
軌道共振
多個規(guī)則衛(wèi)星的軌道之間會形成共振，而其中最著名的就是拉普拉斯共振，即木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三的軌道周期比值為1: 2: 4。也就是說木衛(wèi)三繞木星運行一周的時間，木衛(wèi)二則恰好圍繞木星運行兩周，同時木衛(wèi)一剛好圍繞木星運行四周。受這種軌道共振的影響，木衛(wèi)一、木衛(wèi)二與木衛(wèi)三在軌道上相互給彼此引力的牽引，使它們的運行軌跡都沒法形成圓形，共振迫使他們的軌道有小幅度的偏心并形成橢圓。這種共振并非偶然發(fā)生，而是因為衛(wèi)星在形成后經歷了軌道變化而進入這些共振位置。這種變化可能發(fā)生于衛(wèi)星形成時或后來由于環(huán)行星盤的影響。
這種共振現(xiàn)象導致這些衛(wèi)星受到木星引力潮汐作用的影響。潮汐作用產生的摩擦熱使得這些衛(wèi)星內部產生熱量，尤其是最靠近木星的木衛(wèi)一溫度最高，因此成為太陽系中火山活動最活躍的天體之一。在木衛(wèi)二，潮汐加熱導致冰凍地殼下的液態(tài)水海洋的存在，而在木衛(wèi)三，它有助于維持深層的液態(tài)水存在。
木衛(wèi)四的軌道在四顆伽利略衛(wèi)星中距離木星最遠，約為188萬km（是木星半徑71398km的26.3倍）。木衛(wèi)四并不像內層的三顆伽利略衛(wèi)星（木衛(wèi)一、木衛(wèi)二和木衛(wèi)三）那般處于軌道共振狀態(tài)，所以并不存在明顯的潮汐熱效應。
內部結構
木衛(wèi)一、木衛(wèi)二和木衛(wèi)三的核心富含鐵，被巖石包圍。木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四的外層是冰，內部的深色層是液態(tài)水。木衛(wèi)四的內部是未分化的巖石和冰的混合物。
木衛(wèi)三有三層結構：中心是一個小型的鐵或鐵硫化物內核，外面是硅酸鹽巖石地幔，最外部是冰質外殼。木衛(wèi)三除了一個冰外殼外，與木衛(wèi)一極相似（木衛(wèi)一為含鐵、鎳的核心，外面環(huán)繞巖石地幔）。木衛(wèi)二的中心同樣是一個鐵核，鐵核外是硅酸鹽巖石地幔，再外層是水，可能是深達千米的大洋，上面覆蓋著同樣深達千米的冰層。
木星的磁場在木衛(wèi)二和木衛(wèi)四內部激發(fā)了一個磁場，很可能是通過內部含鹽海洋的導電實現(xiàn)的。木衛(wèi)三自身有一個相當強的磁場，這可能是由在其外核的液態(tài)硫化鐵的對流產生的，就像在水星和地球內部的發(fā)電機理論一樣。木衛(wèi)一的磁場特征還沒有得到很好的描述，科學家推測可能是由流體核的運動引起的磁場，也可能是一個源相對較淺的感應磁場。
科學探測
業(yè)余觀測
這四顆伽利略衛(wèi)星的亮度都很高，最亮星等在4—5之間（肉眼能看到的極限星等為6），從地球上觀測這幾衛(wèi)星的主要困難在于它們距離木星很近，被木星的亮度所掩蓋。木衛(wèi)三和木衛(wèi)四是更有可能被肉眼觀測到的目標。
使用中等口徑的望遠鏡，加上良好的視寧度，可以觀測伽利略衛(wèi)星。使用高放大倍數(shù)（350倍以上），特別是在衛(wèi)星凌木星期間，可以看到清晰的衛(wèi)星圓面，因為明亮的木星背景減少了衛(wèi)星的閃爍。木衛(wèi)三是最適合這種觀測的天體，可以看到它兩極略帶陰影的霜。使用更大的望遠鏡甚至可以觀測到這些衛(wèi)星的顏色。
專業(yè)探測
先驅者和旅行者
對木星系統(tǒng)的探測計劃由70年代探測太陽系外圍空間開始。70年代共發(fā)射了4艘宇宙飛船。它們是“先驅者”10號和11號，“旅行者”1號和2號。兩個先驅者號探測器的主要任務是探測火星軌道，以及外太陽系天體和空間環(huán)境；先驅者10號還有飛出太陽系探尋外星人的任務。先驅者10號于1972年3月20日升空，次年底，在離木星13萬千米處飛過，送回300多幅彩片，研究了木星云層和衛(wèi)星，探測到了木星的磁場。先驅者11號于1973年4月6日發(fā)射，經過一年半的飛行，經過離木星表面4.6萬千米的高空，送回更清晰的照片。對木星溫度、大氣、磁場及4個衛(wèi)星作了多方面觀測。
1979年3月和7月，旅行者1號探測器和2號飛船分別從木星上空穿過。旅行者1號對木星、伽利略衛(wèi)星和木衛(wèi)五進行了三天探測，拍攝到數(shù)以千計的彩色照片，進行了一系列科學考察。
伽利略號
“伽利略號木星探測器”是木星專用探測器，其任務是觀測木星大氣、衛(wèi)星和磁層。探測器由一個空間站和一個探測器組成。1989年10月，美國航空航天局（NASA）成功地發(fā)射了伽利略號探測器。1994年7月，伽利略號探測器在飛行途中拍攝到著名的“彗木相撞”的過程。1995年到達木星附近后，在降落幫助下探測器進入木星大氣層并發(fā)回了木星閃電、射電輻射和磁場等資料。1995年12月，伽利略號探測器軌道站進入圍繞木星的軌道，2003年12月停止工作。它在木星周圍飛行期間，對木星、木星的衛(wèi)星等進行了長時間探測，木衛(wèi)一上的火山活動，木衛(wèi)二與木衛(wèi)四表面下的液態(tài)水海都是它發(fā)現(xiàn)的。
卡西尼號
美國航空航天局和歐洲航天局（ESA）聯(lián)合進行的探測土星的“惠更斯號”任務，包括一個降落在土衛(wèi)六表面的“惠更斯號”著陸器，和一個卡西尼號”軌道飛行器。2000年12月，“卡西尼號"在飛往土星的途中飛掠木星，補充了“伽利略號木星探測器”軌道飛行器對木衛(wèi)一火山噴發(fā)的觀測。
新視野號
新視野號探測器是美國宇航局于2006年1月19日發(fā)射的探測器，其主要任務是探測冥王星及其衛(wèi)星冥衛(wèi)一，并探測位于柯伊伯帶的小行星群。2007年2月，新視野號在飛往冥王星的途中近距離掠過木星，拍攝到許多伽利略衛(wèi)星的照片，并且研究了木星的上層大氣。
朱諾號
2011年8月5日，美國航空航天局發(fā)射了專門用于探測木星系統(tǒng)的朱諾號探測器，主要目標是探測木星的起源和演化。朱諾號在2016年7月抵達木星軌道，在2021年中期完成了其主要任務，揭示了有關木星內部結構、大氣層（包括極地氣旋、深層大氣層和極光）以及磁層圈的。之后，朱諾號轉向了延長任務，探測整個木星系統(tǒng)，它探測了四顆伽利略衛(wèi)星中的三顆：木衛(wèi)1到木衛(wèi)三。自2022年4月以來，朱諾號一直在觀察木衛(wèi)1巖漿覆蓋的表面，木衛(wèi)1的最新圖片，由朱諾號在2023年12月和2024年2月傳回。美國航空航天局宣布，這次探測計劃預計持續(xù)到2025年9月。
相關天文現(xiàn)象
木星及其四顆大衛(wèi)星能產生四種可觀測的現(xiàn)象。當衛(wèi)星從木星影子中經過時，發(fā)生“衛(wèi)星食”（eclipse of a satellite）。當衛(wèi)星從木星背后經過時，被木星遮擋，在地球上能看到木星掩衛(wèi)星，這時衛(wèi)星從木星西側消失然后在東側復現(xiàn)。當衛(wèi)星從木星前面經過時，從地球上能看到衛(wèi)星凌木星，此時衛(wèi)星從東至西經過木星表面，在黯淡的帶斑上，衛(wèi)星呈現(xiàn)為白色的亮點，而在亮帶上，衛(wèi)星幾乎淹沒不見，除非你從凌星開始就一直跟蹤其位置。當衛(wèi)星的影子掃過木星表面時，發(fā)生衛(wèi)影凌木星，衛(wèi)星投在木星上的影子是一個小黑點，在任何望遠鏡里都能看到。衛(wèi)星影子也是從東向西經過木星表面。
相關作品
伽利略·伽利萊的四顆衛(wèi)星——木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四——在阿爾弗雷德·貝斯特（Alfred Bester）1956年的小說《星星我的目的地》（The Stars My Destination）中都成為了殖民地。
木衛(wèi)一
木衛(wèi)一是電影《2010：接觸》（《2010: The Year We Make Contact》）的故事發(fā)生地，電影中宇航員在木衛(wèi)一的火山上方進行危險的太空漫步，登上一艘被遺棄的宇宙飛船。
木衛(wèi)二
木衛(wèi)二在短篇小說，漫畫和小說中被提及，它出現(xiàn)在亞瑟·克拉克的小說《2010：奧德賽二》（《2010: Odyssey Two》）中，該小說也被改編成電影。
在《開拓者》（《The Expanse》）電視系列（2015年至2022年），人們在木衛(wèi)二上生活并種植食物。
至少有兩艘“星際迷航”聯(lián)邦星艦以木衛(wèi)二命名，在《星際迷航：皮卡德》（《Star Trek: Picard》）中，前往木衛(wèi)二的任務幫助拯救了地球。
木衛(wèi)二是2013年電影《歐羅巴報道》（《Europa Report》）的故事發(fā)生地，并在動畫電視節(jié)目“未來阿瑪”中受到關注。
這顆衛(wèi)星還成為多款視頻游戲的背景或主題，包括《使命召喚：無限戰(zhàn)爭》和《銀河戰(zhàn)記：地球之目標》。
木衛(wèi)三
木衛(wèi)三出現(xiàn)在電視劇《黑暗季節(jié)》、動畫電視劇《星際牛仔》 、加拿大節(jié)目秀《獵星者》 、英國系列劇《紅矮星》中。
木衛(wèi)三是科幻小說中喜歡的背景。英國作家亞瑟·克拉克受到“旅行者2號”傳來的圖像啟發(fā)，創(chuàng)作了他小說《3001：最后的奧德賽》，小說中加尼美得城。
1950年，美國作家羅伯特·A·海因萊因創(chuàng)作了《蒼穹農夫》，講述了一個十幾歲的男孩跟隨父親前往木衛(wèi)三建立農場的故事。
木衛(wèi)三還出現(xiàn)在以下作品中：查爾斯·舍菲爾德的《冰冷如冰》（系列）， 萊昂納多·拉米雷斯的《木衛(wèi)三的孤兒》 ，萊斯特·德爾·雷的《逃亡機器人》 ，艾麗斯·芒羅的《木衛(wèi)》 。詹姆斯·P·霍根的《木衛(wèi)三的巨人們》。
木衛(wèi)三在音樂界有著一定的粉絲群。一對美國電子流行二人組將他們的樂隊命名為加尼美得（Ganymede），并在2008年推出了一首名為《加尼美得行動》的歌曲。獨立流行樂團布拉扎維爾聽到木衛(wèi)三可能有鹽水海洋的消息后，將一張專輯以及專輯中的主打曲目命名為《加尼美得的海洋》。
木衛(wèi)四
在電視節(jié)目《星際牛仔》中，木衛(wèi)四被描述為以男性為主的家園。
在上世紀30年代，作家哈爾·文森在他的小說《卡利斯托之戰(zhàn)》中描繪了地球和卡利斯托的戰(zhàn)爭。
艾薩克·阿西莫夫于1940年創(chuàng)作的小說《卡利斯托的威脅》將卡利斯托描繪為一個大氣層含有二氧化碳和氧氣并有湖泊和植被的世界。這里也是一個到處爬滿巨大毛蟲的陷阱地。
羅伯特·A·海因萊因的1950年小說《天空中的農夫》中提到了卡利斯托。這本書主要講述了木星的衛(wèi)星蓋尼米德，但也討論了人類殖民者為了在卡利斯托上生活而創(chuàng)造大氣層的情節(jié)。
菲利普·迪克，《銀翼殺手》和《少數(shù)派報告》的作者，于1955年寫了一篇名為《楊西的模樣》的短篇小說，講述了居住在卡利斯托上的極權主義的殖民者。
林·卡特在20世紀70年代創(chuàng)作了一系列名為《卡利斯托系列》的八本書。這些書以一個被傳送到卡利斯托的士兵為特色，他發(fā)現(xiàn)那里有一個古老的人類文明。在書中，卡利斯托與地球相似，但某種幻覺使得外來者覺得這里不適宜居住。
在金·史丹利·羅賓遜的書《2312》中，殖民者已經在卡利斯托的巨大橫跨月球的撞擊坑瓦爾哈拉上建立殖民地，從內環(huán)開始擴展。作者設想內環(huán)的朝內部的部分布滿窗戶。隨著殖民地的壯大和居民尋求保持他們的空間和獨立性，他們在不同的環(huán)中定居，為每個環(huán)創(chuàng)建獨立的殖民地。
木衛(wèi)四還出現(xiàn)在這些小說中：《太空暴君傳》系列小說， 《卡利斯托：末日空間》、《羅文》 、《安靜的戰(zhàn)爭》 、《藍色火星》和《伽利略的夢想》。
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天象預告 | 木星沖日，觀測好機會別錯過.北京天文館.2024-07-04
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