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首份3D圖像 揭開木星大氣層祕密

木星大氣層3D圖。(NASA)
木星大氣層3D圖。(NASA)

編譯/笛睿
幾個世紀以來,木星以著名的大紅斑風暴吸引了無數目光,天文學家正努力了解這個比地球還要大數倍的風暴成因,他們根據木星探測器朱諾(Juno)傳回的大量數據,繪製出第一張、迄今最完整的木星大氣層3D圖片。

根據朱諾傳回的大量數據所建構出的第一份木星大氣層三維圖像,提供了木星大氣層很多前所未知的細節。比如,木星極具特色的條狀色帶之間,原來是由上下翻動的氨氣屏障間隔著。

美國國家航空暨太空總署(NASA)的木星探測器2016年抵達木星軌道開始工作,至今一共經過木星37次。上面搭載的多種儀器在每一次飛越的時期都會進行各項探測,至今為止蒐集了大量數據。新研究匯集所有的資料,拼湊出木星大氣層的立體圖像。

木星是一個巨大的氣體行星,上面有著數不清的氣旋、風暴、颶風,經年不息,構成了奇特的外觀。比如,木星上的色帶就是由東-西風向截然相反的風力帶構成。再比如,那個著名的大紅斑,是一個直徑比地球更大的氣旋。從科學家在200多年前發現它到今天,它就一直存在那裡。

微波輻射計(MWR)蒐集的數據讓科學家透過木星厚厚的大氣層,看到木星上這些氣旋內部及其下面更深處的情況。最新分析發現:木星上的正向氣旋頂部大氣密度低,溫度高;越往下大氣密度越高,溫度越低。而反向氣旋則相反,頂部溫度低,底部溫度高。

研究人員還發現,這些風暴抵達的位置比以前所知的更深。一些深度達100公里,有的可達幾百公里。比如大紅斑,最新分析認為它的深度可達500公里。這意味著這些風暴遠遠延伸到雲層以下,陽光無法照暖的大氣層低處。

木星斑紋可能成因

木星表面有明暗相間的條紋,可以說是木星最容易讓人記住的外觀特點。其實它們是東西走向完全相反的風力帶構成的,深度大約可達3,200公里。但是為什麼會形成這樣相間的風力帶仍然是個未知之謎。這次的新分析提出一個可能的線索:大氣裡面上下流動的氨氣形成一道道屏障,把相鄰的風力帶間隔開。

數據還揭示,這些風力帶在雲層之下65公里的深處,微波數據出現突變的特徵,說明大氣中某種特性在這個深度的地方出現跳躍。研究解釋說,這有點像地球上海水溫度的躍變層,在某一個深度的地方,水溫一下子下降許多。

極地旋風

五年前,科學家探測到木星北極有八個氣旋,組成一個八邊形;南極有五個氣旋,組成一個五邊形。最新數據顯示,這些氣旋不僅一個沒少,而且它們仍然在原來的位置。

研究介紹說,這些氣旋呈現少許進動,達到一種平穩的狀態,這說明它們扎根於大氣較深處。

如果是在地球上,這些旋風會逐漸向極地移動。這份研究發現,這些木星的極地旋風也具有這種傾向,但是最靠近極地中心的旋風把其他旋風向外推,使它們處於一個平衡的狀態,從而各自留在原地。

這份研究10月28日發表於《科學》(Science)期刊。◇