簡介：搞不清的棕色氣旋帶

圖解：神秘之處就在此圖中，木星極地氣旋外圍的云是逆時針旋轉(zhuǎn)的，而氣旋的中心是順時針旋轉(zhuǎn)的。這幅圖由朱諾卡姆成像儀在木星云層上方約18000英里（28567公里）的高度拍攝。公民科學(xué)家杰拉爾德·艾希斯特對圖像進(jìn)行了處理，以增強(qiáng)顏色和對比度。圖源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

自2016年7月以來，“朱諾號”木星探測器就一直在收集這顆氣態(tài)巨行星內(nèi)部的數(shù)據(jù)。它最新的一些發(fā)現(xiàn)涉及到該行星大氣中的“熱點”。

25年前，美國宇航局向太陽系最大行星的大氣層發(fā)射了史上第一個探測器。但是，在“伽利略號”探測器試圖降落木星表明時，它傳回的信息讓人不禁撓頭：它所進(jìn)入的大氣層比科學(xué)家預(yù)期的要更密、更熱?！爸熘Z號”探測器最新的數(shù)據(jù)表明，這些“熱點”比預(yù)期的要寬得多，也深得多。12月11日，美國地球物理聯(lián)盟于秋季會議的線上媒體簡報會上，披露了在木星“熱點”上的發(fā)現(xiàn)，并介紹了木星極地氣旋的最新情況。

“巨行星的大氣層很深，沒有像地球那樣的固態(tài)或液態(tài)基礎(chǔ)?！笔グ矕|尼奧西南研究所的“朱諾號”首席研究員斯科特·博爾頓說，“要想深入了解木星內(nèi)部的當(dāng)前狀態(tài)，那就得關(guān)注云層之下的世界。 “朱諾號”就是在做這項工作，最近它剛剛完成了對木星的第29次近距離科學(xué)觀測，揭示了古老奧秘的同時，也提出了新問題——涉及到包括木星在內(nèi)的所有氣態(tài)巨行星?！?/p>

圖解：2017年2月到2020年11月之間某時刻的木星南極氣旋。由美國宇航局“朱諾號”探測器搭載的的木星紅外極光繪圖儀收集。圖源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

最近，“朱諾號”破解了一個困擾科學(xué)家們很久的謎團(tuán)，其源自于“伽利略號”在1995年12月7日傳回的時長57分36秒的數(shù)據(jù)。通過無線信息傳輸，科學(xué)家們判斷其周圍是干燥多風(fēng)時，震驚之余，又得到一個推斷：重75磅（34公斤）的探測器降落到了木星大氣中一個相對罕見的“熱點”——橫穿木星北赤道地區(qū)局部的大氣“沙漠”。但是“朱諾號”配備的微波儀器的結(jié)果顯示，整個木星北赤道帶——在赤道上方環(huán)繞木星的寬廣的、棕色的氣旋帶——是極其干燥的。

圖解：木星上的高空電風(fēng)暴。圖源：NASA

言下之意，這些熱點可能不是孤立的“沙漠”，而是進(jìn)入木星大氣中一個廣闊區(qū)域的窗口，這個區(qū)域可能比其他區(qū)域更加炎熱干燥。“朱諾號”的高分辨率數(shù)據(jù)顯示，這些木星熱點與木星云層的斷裂有關(guān)，因而我們能一瞥木星的深層大氣。同時還說明，這些周圍滿是云層和活躍風(fēng)暴的熱點，正在助長“朱諾號”最近發(fā)現(xiàn)的高空放電現(xiàn)象，該現(xiàn)象又被稱為“淺層閃電”。它正是謎團(tuán)的一部分。在大氣層寒冷的上部，當(dāng)氨與水混合時，就會出現(xiàn)“淺層閃電”。

“在大氣層的高處，可以看到淺層閃電，這里的水和氨結(jié)合在一起，將對‘朱諾’的微波儀器隱身。這里是一種特殊的，我們稱之為‘蘑菇球’的冰雹形成的地方，” “朱諾”的合作研究者，法國尼斯的蔚藍(lán)海岸大學(xué)的特里斯坦·吉洛特說，“這些蘑菇球變得很重，掉進(jìn)大氣層，留下一大片氨和水都耗盡的區(qū)域。一旦蘑菇球融化蒸發(fā)，氨和水就會變回氣態(tài)，‘朱諾’便又能監(jiān)測到它們了。”

圖解：木星上“淺層閃電”和“蘑菇球”的演化過程。圖源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/CNRS

木星天氣報告

去年“朱諾”團(tuán)隊報告了木星的南極氣旋。當(dāng)時，“朱諾”搭載的木星紅外極光繪圖儀捕捉到了一個新氣旋的圖像，它試圖加入圍繞南極巨大中心氣旋旋轉(zhuǎn)的五個既定氣旋。

圖解：這些來自美國宇航局“朱諾號”的圖像顯示了木星“熱點”的三種視圖——木星云層的斷裂口，我們也得以一瞥木星的深層大氣。這些照片由朱諾卡姆成像儀在2020年9月16日飛船第29次近距離飛越木星時拍攝。圖源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

“第六個氣旋，這個群體中的嬰兒，似乎正在改變南極的幾何結(jié)構(gòu)——從五邊形變成六邊形?！?博爾頓說，“很可惜，它的嘗試失敗了；旋風(fēng)寶寶被踢了出去，逐漸遠(yuǎn)離，最后消失。”

圖解：“朱諾號”探測器本身是個動態(tài)工程奇跡，三個巨型葉片從其六棱柱主體向外延伸約66英尺（20米），又由于圍繞木星形成了橢圓形軌道，通過旋轉(zhuǎn)即可保持自身穩(wěn)定。在太陽系之眼上可查看完整的交互式體驗。圖源：NASA

目前，對于這些巨大的極地渦旋是如何形成的，為什么有些渦旋很穩(wěn)定，而有一些在不斷出生、生長，然后迅速消亡，研究團(tuán)隊尚未達(dá)成共識。大氣模型的研究工作還在繼續(xù)，但目前沒有一個模型能夠完整地解釋所有現(xiàn)象。要想弄清環(huán)極氣旋問題，新的風(fēng)暴是如何產(chǎn)生、演變的，它是否被接受，都要重點關(guān)注，它們能夠從整體上解釋這類巨行星大氣層的性質(zhì)原理。

更多相關(guān)信息

加州理工學(xué)院的下屬機(jī)構(gòu)，位于加利福尼亞州帕薩迪納的噴氣推進(jìn)實驗室，負(fù)責(zé)圣安東尼奧西南研究所首席研究員斯科特·博爾頓的“朱諾”任務(wù)?！爸熘Z”是美國宇航局“新疆界計劃”的項目之一，該項目由位于阿拉巴馬州亨次維的馬歇爾航天飛行中心管理，由華盛頓的。丹佛的洛克希德·馬丁航天公司建造并運(yùn)營著這艘航天器。

BY: Tony Greicius

FY:夢里花

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