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导读
目前,美国宇航局制作最新动画视频显示,木星北极的地狱状况。
飞越木星表面将近距离观测到“类似岩浆”的气旋,席卷木星极地区域,风速高达时速350公里。每个气旋直径范围为4000-4600公里。
近期奥地利维也纳召开的欧洲地球科学联盟大会发表这项研究报告,这段80秒视频是由美国宇航局“朱诺”探测器拍摄图像制作的,目前“朱诺”探测器仍环绕木星运行。
“朱诺”探测器(制造成本11亿美元)机载相机拍摄到红外线范围内的木星风暴极地区域,人类肉眼是无法观测到的,这是当前正在研究木星内部神秘运行状况的一部分。
“朱诺”探测器的木星红外极地测绘仪(JIRAM)拍摄的红外图像,便于美国宇航局研究人员观察木星顶端云层之下72公里处的极地云层结构。罗马空间天体物理学和行星学研究所“朱诺”探测器研究员阿尔贝托·阿德里亚尼博士称,在“朱诺”探测器提供观测数据之前,我们仅能猜测木星极地的状况。目前“朱诺”探测器近距离飞越木星极地,能够观测到木星极地气候模型和巨大气旋的超高空间分辨率红外线图像。
这些图像揭示了木星北极8个冰气旋的外形和结构。美国宇航局表示,视频动画中的深红色云层温度为零下188摄氏度,而亮黄色云层温度为零下12摄氏度。
“朱诺”探测器在第四次飞越木星时拍摄到这些图像,当时它距离地球9.7亿公里。迄今为止,“朱诺”探测器现已绘制木星三分之一面积,在2016年该探测器进入木星轨道之前,木星被笼罩在神秘云层之下。
在“朱诺”探测器11次近距离接近木星的过程中,共飞行了1.22亿英里,预计5月24日该探测器将完成第12次飞越木星。专家研究该探测器收集数据发现木星云层之下的气旋和喷射流。
研究发现这些气旋被多角形风暴包围——北极有8个,南极有5个。这项最新研究揭晓了木星内部的详细结构,可能有助于增强我们对木星大气层内部动态变化的认知理解。
美国加州理工学院喷气推进实验室专家在内的4支国际研究小组分析了“朱诺”探测器的高精度观测数据,他们发现在木星表面之上存在强风,与木星自转方向相反,其风速达到100米/秒,相当于时速350公里。
确切地讲,木星旋涡风暴交替明亮和暗色气带是如何形成的,仍是一个未解谜团,但是“朱诺”探测器的观测数据将有助于揭晓这一答案。
“朱诺”探测器观测数据表明,正如一些人所猜测的那样,木星气旋源自这颗巨大行星内部。木星内部存在大量氢气和氦气,以固体形式不断地旋转,从而导致木星表面风力出现变化。
这将改变木星的重力作用,并导致木星北半球和南半球之间的不平衡,如果这些发现也存在于邻近的土星,这将表明类似的现象普遍存在于此类行星之中。
美国加州大学天文学和天体物理学系教授乔纳森·福特尼(Jonathan Fortney)称,美国宇航局“卡西尼”土星探测器于2017年底结束服役,它为土星重力场收集了大量数据,目前正在进行分析。鉴于行星固有的复杂性,相对行星科学已成为研究这些天体物理目标的一种基本框架。值得庆幸的是,木星有“兄弟姐妹”——气体巨行星土星。如果能将一幅一致性物理图像容纳太阳系的木星和土星,将很大程度地有助于我们理解此类天体物理目标的内部动力学。
研究人员发现木星重力场在木星南北极之间是不平衡的。这对于一个以相对高速旋转的行星而言是不同寻常的,专家们发现这种不平衡性是由于大气层中不同风力速度产生的。如果这种不平衡性源自行星内部,并涉及到大量物质,那么风速变化仅能对木星重力产生影响。
“朱诺”探测器观测显示,包括动荡喷射流在内的“奇特重力事件”,将延伸至地球半径二十分之一处的岩层。在该深度的压力大约是地球表面大气压的1000万倍,甚至更多的重力事件发现在这一深层区域,该区域是由氢气和氦气混合而成,并以固体形式旋转。
相比之下,在地球上,大约地球质量百万分之一构成大气层。木星内部损失的能量推动气流向上,抵达木星表面。该过程将在木星顶端大气层产生类似流体的运动。同时,这项研究还揭晓占木星总体积96%的内层大气的内部层级结构,从外层大气向内层推进,第一层大气的99%是由氢气和氦气构成,还含有少量氨气和甲烷。这一层靠内部分约20%是由凝结的“雨滴”氨气构成。
专家指出,大气更深层包含着密集“气体汤”,其中还含有重金属元素。当前仍不清楚木星中心是否存在固态内核。“朱诺”探测器对极地区域的可见光和红外光观测数据表明,此前木星极地已知存在的气旋形成持续存在的多边形风暴。
在传送至地球的木星图像中我们经常看到一些壮观精美的图像,犹如油画中出现的漩涡。在木星北极,8个气旋围绕着一个中心气旋,而南极存在5个这样的气旋。这些气旋的起源,以及它们如何持续存在而没有发生合并,仍是一个未解谜团。
木星表面最令人惊叹的照片之一是“珍珠串”,记录的是木星表面8个大型旋转风暴。这张照片拍摄于2017年10月24日,拍摄时“朱诺”探测器距离木星表面33115公里,位于木星云层之上。之后该图像是由公民科学家杰拉尔德·艾希塔特和肖恩·多伦进行色彩渲染。
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