簡介：朱諾任務發(fā)現(xiàn)木星 “淺閃電”?：意外的放電形式是淺閃電是由含有氨水溶液的云產(chǎn)生的，而地球上的閃電是由水云產(chǎn)生的。

這個動畫模擬了木星獨特的高空雷暴。近距離欣賞朱諾號最新發(fā)現(xiàn)的淺層閃電，深入感受鸚鵡螺云的強烈氣流。

圖片來源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin音樂：范吉利斯 動畫：Koji Kuramura

據(jù)美國航天局木星探測器朱諾傳回的最新信息顯示，在太陽系最大行星木星發(fā)現(xiàn)了一種命名為“淺層閃電”的現(xiàn)象。淺層閃電是一種奇特的放電形式，產(chǎn)生于含有氨水的云層，有別于地球上由水形成的云層。

另外，還發(fā)現(xiàn)這顆氣態(tài)巨行星著名的雷暴天氣可能會產(chǎn)生黏糊糊的氨水冰雹。朱諾項目科學團隊將其命名為“泥漿球”，并推測泥漿球?qū)嵸|(zhì)上是綁架了大氣上層的氨和水，然后將其帶到木星大氣的深處。

依據(jù)NASA朱諾任務傳回的數(shù)據(jù)，圖像模擬出木星高空雷暴。朱諾號飛船近距離飛掠木星時其靈敏的Stellar Reference Unit照相機在行星背光面發(fā)現(xiàn)了異常閃電。

圖片來源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichst?dt/Heidi N. Becker/Koji Kuramura

1979年NASA旅行者號首次發(fā)現(xiàn)類木行星的閃電現(xiàn)象。地球上的閃電都是在雷暴中產(chǎn)生，其水分子則是所有形態(tài)共存，即冰、水、氣。過去都認為其他行星也是這樣。這樣的暴風在木星應產(chǎn)生于現(xiàn)有云層以下28-40英里（45-65公里），氣溫在32華氏度上下盤旋（0攝氏度，水結(jié)冰的溫度）。朱諾號之前的旅行者號任務以及關(guān)于這個氣態(tài)巨行星的其他航天任務都發(fā)現(xiàn)木星云層頂部有閃電的亮斑，表明閃電是來自深處的水云。然而朱諾的Stellar Reference Unit照相機（用于探測昏暗光源的相機）觀測到的木星背光面的閃電將展示另一種情況。

“近距離飛掠云層頂部的朱諾給我們帶來了驚喜-發(fā)現(xiàn)更小、更淺的閃電。這些閃電在木星大氣中的位置比之前預計的高很多。”海蒂·貝克爾（Heidi Becker）說，南加州NASA噴氣推進實驗室的輻射監(jiān)測研究項目負責人以及那篇自然雜志論文的主要作者。

貝克爾和她的團隊認為木星的強雷暴將水冰拋出水云層，高至16英里以上（25公里），水冰與大氣中的氨蒸汽相遇后融化并形成新物質(zhì)氨水溶液。在這樣的高空，溫度低至負126華氏度（負88攝氏度），液態(tài)水是無法單獨存在的。

“木星高空中的氨相當于防凍劑，使水冰的熔點降低，這樣才能和液態(tài)氨水形成云層?！必惪藸栒f，“在這新的狀態(tài)下，下降的氨水小液滴與上升的水冰晶體碰撞并讓云層帶電。地球上沒有氨水云層，這是一個大驚喜?！?/p>

這張朱諾拍攝的照片中央有一小片明亮的“彈出式的”云，特別明顯。這樣的云應該是在雷暴的頂部，會產(chǎn)生淺層閃電。

照片來源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill ? CC BY

淺層閃電現(xiàn)象引發(fā)了對另一個關(guān)于木星大氣運行的謎團的思考：朱諾號的微波輻射儀發(fā)現(xiàn)大部分木星大氣內(nèi)的氨已耗盡，也就是說消失了。更令人疑惑的是氨含量在木星大氣的不同位置并不相同。

斯科特·博爾頓（Scott Bolton）是圣安東尼奧市的美國西南研究院朱諾項目首席研究員，他說：“過去科學家知道氨在小范圍內(nèi)消失，但沒意識到這個范圍是是有多深，甚至涵蓋了幾乎整個木星。我們以前單用氨水雨來解釋氨的耗盡，但氨水雨到不了深處，不能產(chǎn)生觀測到的現(xiàn)象。我覺得冰雹這類的固體可以到達的位置可能更深一些，因而可以吸收更多的氨。海蒂發(fā)現(xiàn)淺層閃電后，我們覺得這是氨和水在大氣高空混合的證據(jù)，因此閃電是謎團的關(guān)鍵?！?/p>

木星泥漿球

昨天第二篇論文在《地球物理學研究雜志：行星》上發(fā)表，推測了木星泥漿球，即木星冰雹的形成過程。2/3水蒸汽和1/3氨蒸汽的神奇組合為冰雹的形成提供了雹核。雹核包裹上一層層含有水和氨的漿和冰，再覆蓋上一層厚厚的由水形成的冰殼。泥漿球的形成方式和地球上的冰雹相似，隨著雹核在大氣中上下翻滾而逐漸增大。

朱諾項目的聯(lián)合研究員、第二篇論文的主要作者、法國尼斯市蔚藍海岸大學的Tristan Guillot說：“泥漿球逐漸變大到上升氣流托不住之后，落入大氣深處，接觸更暖和的溫度，最后完全蒸發(fā)。這樣氨和水就被帶到行星大氣較深的區(qū)域，也就解釋了我們通過朱諾號的微波輻射儀只能探測到少量氨的原因。”

這張圖描繪了木星上的“淺層閃電”和“泥漿球”的形成過程。

圖片來源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/CNRS

“要揭開木星氨氣的失蹤之迷就必須將這兩個現(xiàn)象結(jié)合起來考慮?！辈栴D說，“事實證明氨氣并沒有憑空消失，只是在下降過程中通過和水混合掩蓋住自己。謎底非常簡潔漂亮，也就是液態(tài)的水和氨只有下降到一定深度并且變成蒸汽時才能被我們探知。這是一個挺深的位置?！?/p>

理解木星氣象有助于建立太陽系全部行星的大氣動力學，也有益于系外行星的探索。通過對比太陽系內(nèi)的暴風和大氣物理的運行情況，行星科學家可以在不同條件下驗證相關(guān)理論。

朱諾項目

太陽能木星探測器于2011年8月5日即九年前的今天發(fā)射。上個月則是它抵達木星滿四年。在進入氣態(tài)巨行星木星的軌道后，朱諾號一共執(zhí)行了27次飛掠任務，飛行里程超過3億英里（4.83億公里）。

JPL，是加利福尼亞州帕薩迪納市的加州理工學院的一個研究室，為圣安東尼奧市的美國西南研究院首席研究員斯科特·博爾頓（Scott Bolton）管理朱諾項目。朱諾項目是NASA新疆界計劃的一部分，在位于阿拉巴馬州亨茨維爾市的馬歇爾航天飛行中心進行，隸屬華盛頓的NASA科學任務局。

作者: nasa

FY: 王瑤瑤

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選文：天文志愿文章組-王瑤瑤

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參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3.原文來自：https://www.nasa.gov/feature/jpl/shallow-lightning-and-mushballs-reveal-ammonia-to-nasas-juno-scientists

本文由天文志愿文章組-王瑤瑤翻譯自nasa的作品，如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請于三十日以內(nèi)聯(lián)系運營者刪除。

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