震撼人心的木星美图:令人浮想联翩

文章作者:bianji3 | 2018-03-19
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  木星的大红斑位于南纬23°处,东西长4万公里,南北宽1.3万公里。探测器发现,大红斑是一团激烈上升的气流,呈深褐色。这个彩色的气旋以逆时针方向转动。在大红斑中心部分有个小颗粒,是大红斑的核,其大小约几百公里。这个核在周围的反时针漩涡运动中维持不动。大红斑的寿命很长,可维持几百年或更长久大红斑的豔丽红色令人印象深刻,颜色似乎来自红磷。

  鹅蛋形物体的自转是逆时针方向,周期大约是六天。大红斑的维度是24,000至40,000千米 X 12,000至14,000千米。它的直径大到可以容得下2至3颗地球。这个风暴的最大高度比周围的云层高出约8km(5mi)。

  风暴通常都发生在巨行星大气层的湍流内,木星也有白色和棕色的鹅蛋形风暴,但较小的那些风暴通常都不会被命名。白色的鹅蛋倾向于包含大气层上层,相对较低温的云。棕色鹅蛋形是较温暖和位于普通云层。这种风暴持续的时间可以只有几个小时,也可以长达数个世纪。

  在人类拍摄的木星照片中,常常出现剧烈的风暴,令人浮想联翩。而一项新研究则揭露了这些风暴究竟有多深。专家在分析NASA朱诺号探测器收集的数据后发现,在木星表面云层下方约3000公里处,存在“反常”重力和高速气流。

  木星两极各有一团直径数千公里的巨大气旋。该研究还发现,这些气旋周围分布着多处风暴,北极有八处,南极有五处。该研究为我们展现了前所未有的木星内部细节,我们对银河系中气态巨行星大气内部动态的了解或将因此取得重大突破。


  包括NASA喷气推进实验室专家在内的四支国际研究团队共同分析了朱诺号探测器读取的高精度数据。结果发现木星表面存强烈的空气对流,风速可达每秒100米,相当于时速360公里。科学家暂不清楚木星表面清晰可见、明暗相间的风暴条纹是如何形成的,但朱诺号的观测结果有望解决这一问题。

  该探测器搜集的数据似乎显示,答案就隐藏在这颗巨行星的深处。大量氢气和氦气如固体般在木星深处旋转,从而引发木星表面的风向变化。此外,这还改变了木星的引力分布,导致南北半球引力失衡。如果我们能在土星上也观察到同一现象,就说明该机制在此类行星中广泛存在。


  研究人员发现,木星南北两极之间的引力场分布并不均衡。对木星这样高速旋转的行星而言,这种现象十分少见。专家发现,这是由于大气中风速的差异引起的。而只有当这些气流源自木星内部、且涉及大量物质时,才会对引力产生这种影响。

 

  朱诺号探测器发现,这些“古怪”的引力事件,包括汹涌紊乱的高速气流在内,可向下延伸木星半径的二十分之一左右。该深度处的气压相当于地表大气压的1000万倍。而在该深度以下,引力事件便“均衡”得多。此处主要由氢气与氦气的混合物构成,作为一个整体共同旋转。

  研究人员发现,这部分木星大气约占木星总质量的一百分之一。而地球大气的质量仅占地球总质量的一百万分之一。这部分内层大气损失的能量推动气流向上运行,最终到达木星表面,从而创造出木星上层大气中液体般的运动现象。

  该研究还展现了占木星总体积96%的内层大气的内部层级结构。从外层大气向内层进发,第一层大气的99%由氢气和氦气构成,还含有少量氨气与甲烷。这一层的靠内部分约20%由凝结成“雨滴”的氦气构成。


  更深处的大气则由稠密的气体“汤”组成,其中还含有重金属。目前尚不清楚木星中央是否有固态内核。朱诺号探测器对木星极地开展的可见光与红外光观测还显示,此前已知存在的两极气旋还创造出了一些持续存在的多边形风暴。


  在传回地球的照片中,我们常常能看到这些如油画笔触般惊人的图案。

  木星北极的中央气旋周围分布着八团较小的气旋,南极周围则有五团。而这些气旋的来源尚不清楚,它们为何能保持各自独立、互不相融也是一个未解之谜。

在众多震撼人心的木星美图中,有一张照片拍下了木星表面由八团巨大风暴构成的“珍珠项链”。该照片摄于2017年10月24日,当时朱诺号距木星云端约33155公里。后经公众科学家杰拉德·艾希塔特(Gerald Eichstadt)和肖恩·多伦(Sean Doran)进行了色彩增强处理。

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