美國宇航局（NASA）參與木星探測任務(wù)“朱諾”的科學(xué)家們正在進(jìn)行一場“實(shí)地”考察。最近，他們對這顆太陽系內(nèi)最大的行星有了兩個(gè)新發(fā)現(xiàn)，而這將進(jìn)一步推動(dòng)有關(guān)行星大氣動(dòng)力學(xué)的理論研究。

該研究小組近日在木星上發(fā)現(xiàn)了一種被命名為“淺層閃電”的現(xiàn)象，除此之外還有“蘑菇球”——他們的存在與氨有著密不可分的關(guān)聯(lián)。該小組于周三將他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然》雜志上。

這些現(xiàn)象到底是什么？

被NASA命名為“淺層閃電”的自然現(xiàn)象目前僅存在于木星，這是一種不同尋常的放電形式。在地球上，閃電是由含水汽的云層引發(fā)的，而木星上的這些“淺層閃電”則是由含氨水形成的云造成的。而NASA的另外一項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)——“蘑菇球”，正如他們的聲明所說，是一種“泥濘的富含氨的冰雹”，它們來自于木星大氣里劇烈的雷暴。

“蘑菇球”的有趣之處在于，它們似乎從木星大氣的上層“綁架”了氨元素和水，然后將它們帶入了下層的大氣層中。這些新發(fā)現(xiàn)拓展了人們對木星大氣的認(rèn)知：先前人們一直認(rèn)為這些雷暴源自于水，而不是氨。

“朱諾”號近距離飛躍木星大氣頂端為我們展示了一些令人驚訝的細(xì)節(jié)：更小、更淺的閃電，“它們源于高層的木星大氣，比之前我們認(rèn)為可能產(chǎn)生閃電的最大高度還要高得多的大氣?！薄蹲匀弧冯s志論文第一作者，來自位于南加州的NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，負(fù)責(zé)監(jiān)測“朱諾”輻射的海蒂?貝克如是說。

她的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，木星的雷暴將冰晶體推向高空大氣，在那里它們會(huì)被氨氣融化，從而形成一種新的氨水溶液。貝克解釋到：“在這種高度上，氨的作用就像防凍劑，它降低了水冰的融點(diǎn)，并使之形成了含氨水的云。這種新狀態(tài)的氨水液體在下降過程中會(huì)與上升的冰晶體發(fā)生碰撞，使水云充電。發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象對我們來說是個(gè)很大的驚喜，因?yàn)榘彼圃诘厍蛏喜⒉淮嬖??！?/p>

與團(tuán)隊(duì)之前對淺層閃電和“蘑菇球”云的發(fā)現(xiàn)相結(jié)合，NASA的團(tuán)隊(duì)終于能夠揭開木星上關(guān)于氨氣的謎團(tuán)。來自圣安東尼奧西南研究所的“朱諾”號首席研究員斯科特?博爾頓說：“事實(shí)證明，氨并沒有消失，它只是通過與誰的混合和下沉來偽裝自己。這個(gè)結(jié)論極其簡單而優(yōu)雅。當(dāng)氨處于于水混合的液態(tài)時(shí)，我們是對其進(jìn)行觀測的。對我們來說，直到氨—水的混合物下降到足以使氨蒸發(fā)的深度前，它都是隱形的，而這是相當(dāng)深的?！?/p>

木星的又一塊謎題拼圖已經(jīng)被解開，而這將為圍繞行星大氣動(dòng)力學(xué)的新理論提供更多的可能性。

相關(guān)知識

木星是距離太陽第五近的行星，也是太陽系中體積最大的行星，目前已知有79顆衛(wèi)星。古代的天文學(xué)家就已經(jīng)知道這顆行星[11] ，羅馬人以他們的神稱這顆行星為朱庇特[12]。古代中國則稱木星為歲星，取其繞行天球一周約為12年，與地支相同之故[13]，且產(chǎn)生了歲星紀(jì)年法。到西漢時(shí)期，《史記?天官書》作者天文學(xué)家司馬遷從實(shí)際觀測發(fā)現(xiàn)歲星呈青色，與“五行”學(xué)說聯(lián)系在一起，正式把它命名為木星。[14]

木星是顆巨行星，質(zhì)量是太陽的千分之一，但卻是太陽系其他行星質(zhì)量總和的2.5倍。太陽系的行星中，木星和土星是氣體巨星（天王星和海王星是冰巨星）。

從地球看木星，它的視星等可以達(dá)到 -2.94等，已經(jīng)可以照出陰影[15]，并使它成為繼月球和金星之后，是夜空平均第三亮的天體（火星在其軌道的特定點(diǎn)上時(shí)能短暫與木星的亮度相比。）。

木星的主要成分是氫，氦占十分之一，氦占了總質(zhì)量的四分之一；它可能有巖石的核心和重元素[16]，木星是巨行星，沒有可以明確界定的固體表面。由于快速地自轉(zhuǎn)，木星的外觀呈現(xiàn)扁球體（赤道附近有輕微但明顯可見的凸起）。外面的大氣層依緯度成不同的區(qū)與帶，在彼此的交界處有湍流和風(fēng)暴作用著。大紅斑第一次觀測時(shí)間是17世紀(jì)使用望遠(yuǎn)鏡觀測到，持續(xù)旋轉(zhuǎn)至今。

環(huán)繞著木星的還有微弱的行星環(huán)和強(qiáng)大的磁層，包括4顆1610年發(fā)現(xiàn)的伽利略衛(wèi)星，至2019年12月已經(jīng)發(fā)現(xiàn)79顆衛(wèi)星。木衛(wèi)三是其中最大的一顆，其直徑大于行星中的水星。

迄今已有數(shù)艘無人太空船前往木星探勘，最值得注意的是早期飛掠任務(wù)的先鋒號和旅行者計(jì)劃，和后期的伽利略號。先前拜訪木星的是鎖定冥王星的新視野號太空船，在2007年2月28日最接近木星，并借助木星的加速前往冥王星。目前朱諾號是木星軌道上唯一運(yùn)作中的探測器，自2016年7月4日進(jìn)入環(huán)繞木星的軌道后便持續(xù)進(jìn)行觀測作業(yè)至今[17][18]。未來仍將有不少探測木星系統(tǒng)的太空任務(wù)，如探測木星衛(wèi)星歐羅巴的木衛(wèi)二飛越任務(wù)。

BY: Fabienne Lang

FY: 一塵不染好時(shí)光

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