美國宇航局(NASA)圍繞木星運行的朱諾探測器的新發(fā)現提供了一幅更全面的圖景，說(shuō)明這顆行星獨特而多彩的大氣特征如何為其云層下不為人知的過(guò)程提供線(xiàn)索。這些結果強調了環(huán)繞木星的云帶和云區、木星的極地氣旋以及大紅斑的內部運作情況。

　　研究人員周四在《科學(xué)》雜志和《地球物理研究：行星》雜志上發(fā)表了幾篇關(guān)于朱諾大氣層發(fā)現的論文。其他論文出現在最近的兩期《地球物理研究通訊》上。

　　NASA 行星科學(xué)部主任 Lori Glaze 說(shuō)：“朱諾號的這些新的觀(guān)測結果為木星神秘的可觀(guān)測特征打開(kāi)了一個(gè)新的信息寶庫。每篇論文都揭示了該行星大氣過(guò)程的不同方面--這是我們的國際多元化科學(xué)團隊如何加強對我們太陽(yáng)系理解的一個(gè)絕好例子。”

　　朱諾號在 2016 年進(jìn)入木星的軌道。迄今為止，在航天器 37 次飛越這顆行星的過(guò)程中，一套專(zhuān)門(mén)的儀器在其動(dòng)蕩的云層下面進(jìn)行了觀(guān)察。

　　“以前，朱諾號給我們帶來(lái)了驚喜，暗示木星大氣層中的現象比預期的要深，”來(lái)自美國西南研究院的朱諾號首席調查員、《科學(xué)》雜志關(guān)于木星渦旋深度論文的主要作者 Scott Bolton 說(shuō)。“現在，我們開(kāi)始把所有這些單獨的碎片放在一起，并首次真正了解木星美麗而劇烈的大氣層是如何運作的--以 3D 方式。”

　　朱諾號的微波輻射計(MWR)使任務(wù)科學(xué)家能夠在木星的云頂之下進(jìn)行窺視，并探測其眾多渦旋風(fēng)暴的結構。這些風(fēng)暴中最有名的是被稱(chēng)為大紅斑的標志性反氣旋。這個(gè)深紅色的風(fēng)暴的直徑比地球還大，自從近兩個(gè)世紀前被發(fā)現以來(lái)，一直吸引著(zhù)科學(xué)家。

　　新的結果顯示，氣旋在頂部更溫暖，大氣密度更低，而在底部更冷，密度更高。反氣旋，其旋轉方向相反，頂部更冷，但底部更暖。

　　研究結果還表明，這些風(fēng)暴比預期的要高得多，一些風(fēng)暴延伸到云頂以下 60 英里(100 公里)，而其他風(fēng)暴，包括大紅斑，延伸到 200 多英里(350 公里)。這一驚奇的發(fā)現表明，旋渦覆蓋的區域超出了水凝結和云層形成的區域，低于陽(yáng)光溫暖大氣的深度。

　　大紅斑的高度和大小意味著(zhù)大氣質(zhì)量在風(fēng)暴中的集中可能會(huì )被研究木星重力場(chǎng)的儀器探測到。朱諾號在木星最有名的地方進(jìn)行了兩次近距離飛越，提供了搜索風(fēng)暴重力特征的機會(huì )，并補充了 MWR 關(guān)于其深度的結果。

　　隨著(zhù)朱諾號以大約 13 萬(wàn)英里/小時(shí)(20.9 萬(wàn)公里/小時(shí))的速度在木星的云層上低空飛行，朱諾號的科學(xué)家們能夠使用美國宇航局的深空網(wǎng)絡(luò )追蹤天線(xiàn)，在超過(guò) 4 億英里(6.5 億公里)的距離上測量每秒 0.01 毫米的速度變化。這使研究小組能夠將大紅斑的深度限制在云頂以下約 300 英里(500 公里)。

　　NASA 噴氣推進(jìn)實(shí)驗室的朱諾號科學(xué)家、《科學(xué)》雜志上一篇關(guān)于大紅斑重力飛越的論文的主要作者 Marzia Parisi 說(shuō)：“在 2019 年 7 月的飛越期間，獲得大紅斑的重力所需的精度是驚人的。能夠補充 MWR 在深度上的發(fā)現給了我們極大的信心，未來(lái)在木星的重力實(shí)驗將產(chǎn)生同樣耐人尋味的結果。”

　　云帶和云區

　　除了氣旋和反氣旋之外，木星還以其獨特的云帶和云區而聞名--白色和紅色的云帶，環(huán)繞著(zhù)木星。以相反方向移動(dòng)的強勁的東西向風(fēng)將這些帶子分開(kāi)。朱諾號之前發(fā)現，這些風(fēng)，或稱(chēng)噴流，深度約為 2000 英里(大約 3200 公里)。研究人員仍在試圖解開(kāi)噴射流如何形成的謎團。朱諾的 MWR 在多次經(jīng)過(guò)時(shí)收集的數據揭示了一個(gè)可能的線(xiàn)索：大氣層中的氨氣與觀(guān)察到的噴流明顯一致地上下移動(dòng)。

　　以色列魏茲曼科學(xué)研究所的研究生、《科學(xué)》雜志關(guān)于木星上類(lèi)似于費雷爾細胞的論文的主要作者 Keren Duer 說(shuō)：“通過(guò)跟蹤氨氣，我們在北半球和南半球都發(fā)現了性質(zhì)類(lèi)似于費雷爾環(huán)流圈(Ferrel cell)的環(huán)流圈，它們控制著(zhù)我們在地球上的大部分氣候。地球每個(gè)半球有一個(gè)費雷爾環(huán)流圈，而木星有八個(gè)--每個(gè)至少大 30 倍。”

　　朱諾的 MWR 數據還顯示，在木星水云下約 40 英里(65 公里)處，云帶和云區經(jīng)歷了一個(gè)過(guò)渡。在淺層，木星的帶子在微波光中比鄰近的區域更亮。但是在更深的層次，在水云下面，情況正好相反--這揭示了與我們海洋的相似性。

　　英國萊斯特大學(xué)的朱諾號參與科學(xué)家、《地球物理研究》雜志上這篇論文的主要作者 Leigh Fletcher 說(shuō)：“我們把這一層稱(chēng)為'Jovicline'，以類(lèi)比地球海洋中的一個(gè)過(guò)渡層，即所謂的溫線(xiàn)--海水從相對溫暖急劇過(guò)渡到相對寒冷。”

　　極地旋風(fēng)

　　朱諾號之前在木星的兩極發(fā)現了多邊形排列的巨大旋風(fēng)風(fēng)暴--在北方有八個(gè)八角形排列，在南方有五個(gè)五角形排列?，F在，五年后，任務(wù)科學(xué)家利用航天器的木星紅外極光成像儀(JIRAM)的觀(guān)測，確定這些大氣現象具有極強的彈性，保持在相同的位置。

　　羅馬國家天體物理研究所的朱諾號共同研究員、最近發(fā)表在《地球物理研究快報》上的一篇關(guān)于木星極地氣旋的振蕩和穩定性的論文的主要作者 Alessandro Mura 說(shuō)：“木星的氣旋相互影響運動(dòng)，導致它們圍繞一個(gè)平衡位置進(jìn)行振蕩。這些緩慢振蕩的行為表明，它們有很深的根源。”

　　JIRAM 的數據還表明，就像地球上的颶風(fēng)一樣，這些氣旋想要向極地移動(dòng)，但是位于每個(gè)極地中心的氣旋將它們推回。這種平衡解釋了氣旋所處的位置和每個(gè)極點(diǎn)的不同數量。
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