利用美國宇航局的“朱諾”號探測獲得的數(shù)據(jù)對木星上的雷暴做出如下的藝術(shù)描繪。

圖片來源：美國宇航局/加州理工學(xué)院噴氣推進(jìn)實驗室/美國西南研究院/毛伊島空間監(jiān)視站/杰拉爾德·艾希施塔特

最新的研究表明，木星上存在的閃電和冰雹與我們所熟悉的地球上的類型截然不同。

根據(jù)本周發(fā)表在《自然》上的一篇新研究，木星上的淺層閃電并不像地球閃電一樣源于積雨云，而是從富含水和氨的云層中產(chǎn)生。

一篇發(fā)表在《地球物理研究雜志：行星》上的相關(guān)研究中，科學(xué)家們展示了同樣的雷暴如何能以冰雹或研究人員所說的“蘑菇球”的形式制造出令人意想不到的天氣現(xiàn)象。這些泥球落入這顆氣態(tài)巨行星行星內(nèi)部，將氨帶到了木星大氣的更深層。

行星科學(xué)家對木星上閃電的了解已有數(shù)十年，他們認(rèn)為成因與地球上相似，也就是由溫度接近冰點的積雨云造成的。然而，要達(dá)成相似條件，這些風(fēng)暴必須在木星云層頂部以下28至40英里（即45至64公里）的高度形成。問題是，美國宇航局的“朱諾號”在木星大氣層的高處，觀測到更小和更淺的閃光。

在《自然》刊登的研究中，來自加州理工大學(xué)的行星科學(xué)家海蒂·貝克爾和同事一起給這個明顯不一致的結(jié)果給出合理的解釋：大氣層深處的風(fēng)暴將水冰晶甩到了大氣層高處，即氣態(tài)行星的積雨云上方大約16英里（即25公里）的高度。在這樣的高度，水冰晶和氨發(fā)生接觸，形成了氨水混合物。在這個海拔，溫度達(dá)到零下126華氏度（即零下88攝氏度），但是氨會使這些冰融化。

“在這個海拔，氨扮演類似防凍劑的角色，降低水-冰的凝固點，并允許氨-水液體形成云，”貝克爾在美國宇航局噴氣推進(jìn)實驗室的通訊稿中解釋道，“在這種新狀態(tài)下，下落的氨-水液滴與向上運動的水-冰晶發(fā)生碰撞，使云層帶電。這是一個巨大的驚喜，因為在地球上并不存在氨-水云?！?/p>

巧的是，這個解釋似乎還解決了木星上存在的另一個謎團(tuán)：氨缺失帶的分布不均勻?？茖W(xué)家之前認(rèn)為氨的缺失是由于降雨導(dǎo)致的，即氨和水的濕混合物隨降雨沉淀入大氣更深層。然而，這種情況的計算沒有奏效，因為假設(shè)的雨不可能下落到“朱諾號”的微波輻射計探測到的氨消失的高度。

圖中描繪了木星上淺層閃電和蘑菇冰雹的演化過程。

圖片來源：美國國家航空航天局/加州理工學(xué)院噴氣推進(jìn)實驗室/美國西南研究院/法國國家科學(xué)研究中心

發(fā)表于《地球物理學(xué)研究雜志》的新解釋表明科學(xué)家們的研究方向是正確的。但是這篇同樣由貝克爾共同撰寫的論文，假設(shè)了一種不同的降水方式，不是之前提出的降雨，而是冰雹。

被研究人員稱為“蘑菇球”的冰雹由氨和水組成。與冰雹在地球大氣層中形成方式類似，“蘑菇球”從小種子開始，在強風(fēng)的作用下體積逐漸增大。最終，這些泥球變得過重，朝大氣層更深的地方下落，而后在更高的溫度下蒸發(fā)。

“結(jié)論是，氨并沒有真正的消失，它只是通過與水混合來偽裝自己，將自己運輸至大氣層更深的地方?！边@項研究的合著者、圣安東尼奧的西南研究所“朱諾”項目的主要研究者斯科特·博爾頓在噴氣推進(jìn)實驗室的通訊稿中解釋道。

所以，除了展示失蹤的氨的去向之外，新理論還解釋氨缺失帶在木星大氣中不均勻分布的原因。

一項科學(xué)發(fā)現(xiàn)引出另一項科學(xué)發(fā)現(xiàn)，這真的是太酷了，說的就是這里發(fā)生的事情了。一些科學(xué)工作看似多余或者任性妄為的工作，正如這兩篇論文展示出來的，我們并不是總知道它們會將我們引向何方。

BY: George Dvorsky

FY:小甜豆

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