1.1木星的红色眼睛

　　1979年3月5日，旅行者1号抵达木星轨道的那天，喷气推进实验室的控制中心里一片寂静。所有科学家都盯着屏幕上逐渐清晰的木星图像，大气不敢出。这是人类第一次如此近距离地观察这颗太阳系最大的行星，它的直径是地球的11倍，质量是其他七颗行星总和的2.5倍。在望远镜里，木星一直是一个带着彩色条纹的气态巨球，但当旅行者1号的窄角摄像机把分辨率提高到1公里级别时，所有人都被眼前的景象震撼了。

　　最引人注目的是大红斑。这个已经存在了至少三百年的巨大风暴，在高分辨率图像中展现出令人窒息的细节。红色的云层以每秒120米的速度旋转，形成一个比地球还要大的漩涡，边缘翻滚着白色的云系，仿佛一只愤怒的眼睛，正凝视着渺小的探测器。“它活了，“任务首席科学家埃德·斯通低声说，“这不是一个静态的景观，这是一个在呼吸的风暴。“

　　大红斑的形成机制至今仍让科学家着迷。后来的研究发现，它的红色来自云层深处的含磷化合物，被上升气流带到表面后受到紫外线照射而变色。这个风暴的能量来自木星内部的热源——木星向外辐射的能量是它从太阳接收能量的两倍，这意味着它内部仍在进行着缓慢的引力收缩。旅行者号的测量显示，木星的核心温度高达2万摄氏度，比太阳表面的温度还要高三倍。

　　但更令人震惊的发现来自木星的卫星系统。当旅行者1号掠过木卫一“艾奥“时，它的摄像机捕捉到了人类从未见过的景象：在这颗直径3642公里的卫星表面，九座活火山正在同时喷发，巨大的羽状喷发物从地表射向300公里高的太空，速度达每秒1公里。这是人类首次在地球以外的天体上发现活跃的火山活动，这个发现彻底颠覆了科学家对卫星的认知。在此之前，人们一直认为卫星都是死寂的岩石球体，没有内部活动。

　　木卫一的火山活动来自潮汐加热。木星的巨大引力，加上木卫二和木卫三的轨道共振，让木卫一的内部不断被拉伸和挤压，产生的摩擦热足以融化岩石，形成全球性的岩浆海洋。旅行者号发回的数据显示，木卫一的表面覆盖着硫和二氧化硫的凝结物，整个星球的地质活动比地球还要活跃。每隔几百万年，它的整个地表就会被火山喷发的物质完全覆盖一次。

　　同年7月，旅行者2号抵达木星，它补充了更多关于木星磁场的观测数据。木星的磁层是太阳系中最大的结构，如果肉眼可见，它在夜空中的大小将是满月的五倍。这个巨大的磁场捕获了大量带电粒子，形成了比地球范艾伦辐射带强上万倍的辐射带。旅行者号的探测器在穿越辐射带时，部分电子元件一度受到严重干扰，好在工程师提前做了冗余设计，才让任务得以继续。

　　木星的四颗伽利略卫星——艾奥、欧罗巴、盖尼米德和卡利斯托——在旅行者号的镜头下展现出各自独特的面貌。木卫二“欧罗巴“表面覆盖着光滑的冰层，几乎没有陨石坑，这表明它的地质活动非常活跃。冰层上遍布着深色的条纹，那是冰层断裂后，地下物质涌出并重新冻结形成的。旅行者号的红外探测显示，欧罗巴的表面温度只有零下160摄氏度，但它的密度暗示内部可能存在一个液态水的海洋。这个发现像一颗种子，在后来的几十年里生根发芽，最终引导人类去探索这颗冰冻卫星上可能存在的生命。

　　1.2土星的光环之歌

　　1980年11月12日，旅行者1号抵达土星系统。控制中心的科学家们早就对土星的光环充满期待，但当第一批高分辨率图像传回时，他们还是惊呆了。原本在地面望远镜中看到的几个简单光环，实际上由数千条细环组成，从几米到几公里宽不等，环与环之间存在着清晰的缝隙，最著名的“卡西尼缝“宽达4800公里，足以容纳整个月球。

　　“它们就像宇宙的唱片，“一位科学家开玩笑说，“只是比我们的镀金唱片大得多。“后来的研究发现，这些光环的主要成分是水冰，还有少量的岩石和尘埃。它们的形成可能是一颗彗星撞击土星的卫星，卫星被撕碎后的残骸形成了这些美丽的环。光环中的粒子大小从微米级的尘埃到数米宽的冰块不等，它们在土星引力和卫星轨道共振的共同作用下，形成了复杂而有序的结构。

　　旅行者1号还对土星最大的卫星“土卫六泰坦“进行了重点观测。这是太阳系中唯一拥有浓厚大气层的卫星，大气密度是地球的1.5倍，主要成分是氮气，还有少量的甲烷和复杂的有机分子。探测器携带的红外光谱仪穿透了泰坦浓密的橙色雾霾，发现其表面存在着液态甲烷形成的湖泊和海洋，还有甲烷蒸发形成的云，甚至会下甲烷雨。

　　“这是一个活生生的化学实验室，“天体生物学家卡尔·萨根在看到数据后兴奋地说，“泰坦的大气成分和早期地球非常相似，如果给它足够的时间和合适的温度，说不定也能演化出生命。“为了近距离观测泰坦，旅行者1号不得不改变轨道，近距离飞越泰坦后，轨道被引力偏转，偏离了黄道面。这个“多看一眼“的决定，让它无法继续前往天王星和海王星，却意外让它成为了第一个飞出太阳系的人造物体。

　　旅行者2号在1981年8月抵达土星，它对土星的卫星系统进行了更全面的观测。土卫二“恩克拉多斯“的表面异常光滑，反射率几乎达到100%，这表明它的表面覆盖着新鲜的冰层。旅行者号的图像显示，这颗卫星的南极地区有几条平行的“虎纹“裂缝，温度比周围高得多。当时科学家们还不知道这些裂缝意味着什么，直到几十年后，专门探测土星系统的卡西尼号探测器才发现，这些裂缝正在向外喷射水蒸气和有机分子，恩克拉多斯的冰层下方也存在着一个全球性的液态水海洋。

　　1.3冰巨星的秘密

　　1986年1月24日，旅行者2号抵达天王星。这颗太阳系的第七颗行星被戏称为“太阳系的侧躺者“，它的自转轴倾斜角度达到98度，几乎是“躺“在公转轨道上运行。这种奇特的自转方式可能是早期一次巨大的撞击造成的。天王星的大气呈现出淡蓝色，这是因为大气中的甲烷吸收了红光。旅行者号的测量显示，天王星的大气温度只有零下224摄氏度，是太阳系中最冷的行星。

　　旅行者2号在天王星系统中发现了10颗新的卫星，和11条此前未被观测到的光环。天王星的磁场非常奇特，它不是像地球那样从地理两极发出，而是偏离自转轴60度，而且磁场中心不在行星的几何中心，偏移了相当于行星半径1/3的距离。这个发现让行星物理学家们困惑了几十年，后来的理论认为，这可能是因为天王星的磁场不是由内核的金属氢产生，而是由冰层深处的高压水和氨的导电溶液产生的。

　　1989年8月25日，旅行者2号抵达海王星，这是它行星之旅的最后一站。海王星呈现出比天王星更深邃的蓝色，大气活动也剧烈得多。旅行者号在海王星的南半球发现了一个巨大的风暴系统，被命名为“大暗斑“，大小和地球差不多，风速达到每小时2100公里，是音速的两倍，这是太阳系中最强烈的风暴。和木星的大红斑不同，大暗斑是一个相对短暂的现象，1994年哈勃望远镜再次观测海王星时，大暗斑已经消失了。

　　海卫一“特里同“是这次探测的最大惊喜。这是太阳系中最大的逆行卫星，它的公转方向和海王星的自转方向相反，这表明它不是和海王星一起形成的，而是被海王星捕获的柯伊伯带天体。旅行者2号发现，特里同的表面温度只有零下235摄氏度，是太阳系中最冷的天体之一。但它的表面并不死寂，旅行者号的摄像机捕捉到了冰火山喷发的景象：氮气冰从卫星内部被压力推出，形成高达8公里的黑色羽状喷流，洒落在表面形成深色的痕迹。

　　“我们以为火山只能喷出熔岩，“埃德·斯通在新闻发布会上说，“但宇宙告诉我们，它也可以喷出冰。“特里同的内部很可能也存在着液态水海洋，因为放射性元素衰变产生的热量足以维持冰层下的水保持液态。至此，旅行者号的行星探测任务圆满完成，两艘探测器共发回了5万亿比特的数据，拍摄了10万张照片，为人类揭开了外太阳系的神秘面纱。它们的发现彻底改写了行星科学的教科书，也为人类后续的深空探测指明了方向。