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令人惊讶的高分辨率木星影像揭示了其狂野风暴的秘密

2020-08-06新闻36

木星并不是一个平静的地方,这颗巨大的星球经受着剧烈的风暴,广阔的云带环绕整个星球,延伸到比地球与太空间大气距离厚很多倍的程度。

这个巨大星球上的极端天气和地球上发生的完全不同,天文学家们很想要去了解它。但我们又陷入了另一个谜题,以一种令人惊奇的方式,木星的近红外和光学图像通过强大的双子天文台和哈勃太空望远镜获得了。

双子天文台的近红外图像捕获穿透云层的木星内部散发的热辐射,当和哈勃光学图像结合时,不用几个小时,科学家们便能把木星的内部和外部活动联系起来。

高分辨率图像揭示了在光学图像上看起来偏暗的云区实际上在红外光谱中发光最亮,表明和偏亮的谱带相比,这些区域几乎没有云。

(国际双子天文台/ NOIR实验室/国家科学基金会/大学天文研究联合组织 迈克.王& team/马赫迪.扎马尼)

“它就像一个南瓜灯”,加州大学伯克利分校的天文学家迈克.王说到,“你看到明亮的红外光来自于无云区域,但在有云的地方,它在红外上显示真的很暗。”

这包括弯曲环绕在大红斑边缘的一条线,是一个目前比整个地球还要大点的永久风暴。在之前的风暴中有见到过类似的特征,但不清楚是什么原因导致的。“可见光观测无法区分偏暗的云物质和木星温暖的内部覆盖的更薄的云层,所以它们的特性仍是个谜,”美国宇航局喷气推进实验室的行星科学家格伦.奥顿说到。

新的图像清楚的表明了这个问题。当对比两种图象时,一个发光的红外弧很好的匹配一个光学阴影,表明色斑代表的是风暴漩涡云中的裂缝。

(美国宇航局,欧洲空间局,迈克.王/加州大学伯克利分校& team)

简直太酷了,但当美国宇航局的木星轨道飞行器朱诺号的数据加入到研究中来时,情况变得更有趣了。当朱诺号绕木星的两极轨道近距离飞行时,它探测到来自强雷电的大气无线电信号,叫做天电干扰。

在它前八次飞行中,朱诺的微波辐射计仪器就探测到377次闪电,聚集在地球的极地区域。这和地球的雷电倾向于在赤道周围发生的现象相反。

行星科学家认为这种现象和太阳如何温暖两颗星球有关。两颗星球的赤道温度都源于太阳,但地球上赤道高温会产生驱动热带雷暴的对流。

在离太阳较远的木星上,赤道温度上升很慢,上层大气稳定,但科学家们认为这种稳定的温度不会到达两极,所以在两极更暴躁。

将朱诺号的数据与双子和哈勃望远镜的图像结合起来,更清楚的显现了这些风暴,揭示了闪电周围的云结构。“哈勃和双子的数据可以告诉我们云层有多厚以及我们能观察到多深,”美国宇航局的行星科学家艾米.西蒙解释到。

研究团队发现,雷击是在深处水构成的云(包括冻结和液态)之上有巨型潮湿空气对流塔的区域产生的。在这些风暴周围清晰的区域可能是由对流室外干燥空气下降引起的。

(美国宇航局,欧洲空间局,迈克.王/加州大学伯克利分校,A. James & M.W. 卡拉瑟斯 /空间望远镜研究所)

这些现象与所谓的折叠丝状区域相吻合,因为这些云层被木星猛烈的风拉扯和折叠。这些新的信息表明它们充满了对流活动,“湍流混合过程将木星内部的热量输送到可见云层顶部,”王说到。

“这些漩涡可能是内部能量的烟囱,通过对流帮助释放内部能量。这种情况并不是在任何地方都有发生,但这些气旋看起来在某些方面会促进对流,”他补充说到。

朱诺号的任务正在进行,计划在明年7月结束。这些发现将会指导怎样探测仍在收集的数据以及在未来地面和空间观测。我们终会掌握了解木星极端的天气。

“因为我们现在经常能通过几个不同的天文台和波长获得这些高分辨率图像,所以我们能了解到很多有关木星天气的信息,”西蒙讲。

“这相当于一颗气象卫星,我们终于可以开始研究天气周期了”

作者:MICHELLE STARR

FY:应如是

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