1957年，第一顆人造衛星的發射，為人類進一步了解繁花似錦的宇宙豎起了一架天梯，開創了空間天文學的研究領域，使“九天攬月”的夢幻變成了事實。
1973年12月3日，美國宇航局發射的第一個木星探測器“先驅者10號”
到達木星，一年之後，它的姊妹飛船“先驅者11號”於1974年12月2日飛掠這個巨行星。這兩個探測器取得了探測外太陽係天體的非同一般的成就。
它們傳送回來的彩色圖像，第一次向我們展示了木星雲層係統的複雜性，揭開了大紅斑中的氣體運動，在木星的全球性雲係的細微結構方麵，給人一種引人入勝的新視野。
在“先驅者”之後，美國宇航局又在1977年8月20日和9月5日先後發射了“旅行者2號”和“旅行者1號”。由於兩個探測器飛經的軌道不同，“旅行者1號”於1979年3月5日先到達木星，“旅行者2號”於同年7月9日相繼到達。它們拍攝了成千幅奇妙而美麗的圖片，積累了大量的木星大氣結構和動力學的資料。
按照科學家雷蒙·哈依德的理論，大紅斑是位於其下麵的某種像山一類的永久特征所造成的大氣運動。但是“先驅者”發現木星表麵是流體，完全排除了木星外層具有固態結構表麵的可能性，上述理論也就是自然被揚棄了。
“旅行者1號”發回的照片使人清晰地看到，大紅斑宛如一個以逆時針方向旋轉的巨大漩渦，其浩瀚寬闊足以容納好幾個地球。從照片上還可以分辨出一些環狀結構。經仔細研究後，科學家們認為，在木星的表麵覆蓋著厚厚的雲層，大紅斑是聳立於高空、嵌在雲層中的強大旋風，或是一團激烈上升的氣流所形成的。
在木星上，類似大紅斑的特征還有一些。譬如，在大紅斑的偏南處，有3個白色卵形結構，它們首次出現於1938年。另外，1972年，地麵觀測發現木星的北半球上出現一個小紅斑，18個月以後“先驅者10號”到達木星時，發現其形狀和大小幾乎同大紅斑相似。再過一年，“先驅者11號”經過木星時，這個紅斑竟蹤跡皆無，看來這個紅斑隻存在了兩年左右的時間。
木星上的斑狀結構一般持續幾個月或幾年，它們的共同特點是在北半球作順時針方向旋轉，在南半球作逆時針旋轉。氣流從中心緩慢地湧出，然後在邊緣沉降，遂形成橢圓形狀。它們相當於地球上的風暴，不過規模要大得多，持續時間也長得多。
木星雲絢麗多彩，證明木星大氣有著十分活躍的化學反應。在探測器拍攝的照片上，可以看到木星大氣明暗交錯的雲帶圖形。從南極區到北極區依稀可辨17個雲區或雲帶。它們的顏色、亮度均不相同，也許是由氨晶體所組成。褐色雲帶的雲層要深些，溫度稍高，因而大氣向下流動；藍色部分則顯然是頂端雲層中的寬洞，通過這些空隙，可看到晴朗的天空。藍雲的溫度最高，紅雲的溫度最低。據判斷，大紅斑是一個很冷的結構。令人不解的是，如果按平衡狀態而言，所有的雲彩都應該是白色的，隻有當化學平衡被破壞後，才會出現不同的顏色。那麼，是什麼破壞了化學平衡呢？科學家們分析，可能是荷電粒子、高能光子、閃電，或是沿垂直方向穿過不同溫度區域的快速物質運動。
另外，木星雲的顏色還涉及木星大氣中的化學成分。從光譜分析證認出木星大氣中含有5種物質：氫、氦、氨、甲烷和水，此外還推測有氫的硫化物存在。這些都是無色的。雲帶出現顏色，必定有其他著色物質，如硫化銨、硫化氫銨以及各種有機化合物和複雜的無機聚合物。“旅行者1號”曾在木星雲層上麵發現過閃電，這表明，那裏可能存在著相當複雜的碳氫化合物分子。此外，在木星的背陽麵，還發現了30000千米長的極光，證明木星大氣受到很多高能粒子的襲擊。
科學家認為，染色是一個奇妙的過程，它包含偏離平衡狀態的信息和化學成分的示蹤。據推測，雲的顏色與高度的相關性，可以反映形成化學反應的過程。例如，較高的區域接收到更多的日光照射和更多的荷電粒子流。某些區域會有更多的閃電，另一些區域則是垂直方向運動特別強烈的地帶，等等。