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如果进入木星云层, 会看到什么样的恐怖天气? 木星红外照片告诉你

时间:2020-05-10 21:28:30 点击:

  核心提示: 木星,从来都不是一个平静的世界。在它的表面,太阳系最狂野的风暴不断肆虐,最暴力的气旋无与伦比。每一次看到木星的照片,总会有一种窒息感让人们叹为观止…… 近些年来,NASA的朱诺号探测器为我们传回了许...

木星,从来都不是一个平静的世界。在它的表面,太阳系最狂野的风暴不断肆虐,最暴力的气旋无与伦比。每一次看到木星的照片,总会有一种窒息感让人们叹为观止……

近些年来,NASA的朱诺号探测器为我们传回了许多张木星的照片。在朱诺号的照片中,木星的表面就像是一幅幅油画,有的甚至和梵高的名作《星空》如出一辙。

我们感慨于木星照片之美,有时候竟然忘了,那些色彩斑斓的条带,都是太阳系内最恐怖的风暴。

木星红外照片

几十亿年来,这颗巨大的行星始终被恐怖的风暴所困扰。木星表面的大气层厚度是地球的数倍,大气中到处都是翻滚的云层,包围着整个行星。

这颗气体巨星表面的气候和地球完全不一样,因此科学家们一直对此非常好奇,想要有更加深入的了解。但由于大气层过于浓厚,我们始终没有找到机会。最近3年的时间里,天文学家利用位于赤道附近的双子座天文台(Gemini Observatory)和距离地表540公里的哈勃太空望远镜,拍摄到了木星的一张近红外照片。这张前所未有的照片不仅让我们慨然而叹,也揭开了木星的一层神秘面纱。

我们说过,很多可见光范围内被遮挡的深层物质,都可以通过发射红外光穿破重重浓雾。我们曾经利用这个原理拍摄过遥远的星云,看到了星云身后的恒星,如今又用同样的原理,拍摄到了木星大气层深处的秘密。

双子座天文台在近红外波段穿破木星云层,拍摄到了木星内部释放出来的热辐射。与此同时,科学家还利用哈勃太空望远镜拍摄了正常的木星照片。通过两张照片的对比,科学家就可以看到木星云层内外的变化。那些可见光范围内观测时比较暗的云层,在这张红外波段图片里发出明亮的光芒。

大红斑

在对木星表面风暴的研究中,科学家们不可能错过最著名的大红斑。这个肆虐了超过350年的气旋,从被发现的那一天开始就深深地困惑着历代科学家。在这一次任务中,天文学家也对划过大红斑边缘的一根条带进行了观测。这种现象以前就曾经出现过,如今再次现身,科学家们没有再一次错过机会,对它进行了拍摄,试图弄清楚它到底是如何形成的。

在以往朱诺号拍摄的大红斑照片里,科学家们经常会看到一些不断变化、形状各异的暗斑。“单张照片很难说清这究竟是木星云层里的异物还是通往木星深处的洞,”美国家航空航天局(NASA)喷气推进实验室的行星科学家格伦-奥顿(Glenn Orton)说,“因此长期以来,它们的本质对人类来说一直是个谜。”

不过,随着这些对比照片的出现,问题的答案也逐渐浮出水面。当我们把几张照片作对比的时候,红外频段照片里的弧形发光区域被凸显出来。如果那些暗斑是浓厚的云层,那么这些近红外光是无法被观测到的,这说明它们都是大红斑中的裂缝。"这看起来有点像南瓜灯,"加州大学伯克利分校的天文学家Michael Wong说,"你看到明亮的红外光来自于无云的地区,但在有云的地方就会非常暗。"

上面五张大红斑的照片中只有右上角是双子座天文台利用近红外波段拍摄到的。不过,五张照片里大红斑中的条带都是完美吻合的,证明观测无误。

木星雷电

我们知道,目前木星上空还有人类的探测器——朱诺号在进行着更近距离的探测。当科学家们把朱诺号探测器的探测数据加入到研究内容中来时,情况变得更有趣了。

在飞越木星两极,对其进行探测的过程中,朱诺号多次探测到了一种叫做天电干扰(sferics)的现象。这个现象的来源,就是木星表面的雷电天气造成的。和地球上的雷电相比,木星的雷暴更加狂野,可以从雷雨云延伸到40英里以下,是地球的五倍,其威力也是地球最强雷电的3倍。而在朱诺号对此进行检测的同时,科学家也会将哈勃望远镜和双子座天文台对准木星,同步进行观测。

不仅威力强,木星的雷电现象也非常频繁。仅仅在前8次飞越中,朱诺号的微波辐射计就探测到了探测到377次木星闪电。有趣的是,这些木星的雷电现象基本都发生在木星两极,这和地球雷电在赤道附近更频发的现象恰好相反。

对于这个现象,行星学家们解释说:这和行星表面的温度有关,因为雷电更容易发生在温度较高的区域。对于地球来说,表面的温度更依赖太阳的辐射,所以赤道温度比两极高;但是木星距离太阳较远,赤道温度变化极小,反而是两极更容易升温,而热源就在木星内部,所以木星的雷电普遍发生在两极。

当双子座天文台和哈勃合作的照片问世后,科学家们可以更好地对朱诺号获得的木星雷电天气进行分析,揭示出闪电形成的云层结构。"哈勃和双子座的数据可以告诉我们云层究竟有多厚,以及我们看到的云层有多深。"美国宇航局的行星科学家艾米·西蒙(Amy Simon)解释道。

该研究团队最终得出结论,木星表面的雷电与云层的三个结构有关:

水构成的深层云层

湿润空气向上涌动造成的巨大塔型对流,这很可能是雷电的源头

干燥空气向下涌动大概造成的清晰区域

奇妙的是,这些区域恰好和所谓的折叠丝状区域相吻合。折叠丝状区域普遍位于木星两极附近,因为这里的云层被疯狂折叠和拉扯而得名。这一次的研究表明,这些区域的对流现象非常剧烈。"湍流混合过程将木星内部的热量输送到可见的云层顶部。"Wong对我们介绍说。“这些旋涡可能是内部能量的‘烟囱’,通过对流将木星内部的能量释放出来。这种情况并不是在随处都有发生,但这些气旋的很可能在某些方面促成了对流。”

结尾

木星的风暴从远处看给我们带来视觉之美,深入研究又会带来恐怖的窒息感。

木星以其无与伦比的体积给我们以深深的敬畏,又以庞大的身躯维护着地球生物的安全。对于我们来说,木星表面波云诡谲的大气和狂风肆虐的气候都有着许多未解之谜,吸引着我们去研究。

人类已经在宇宙中发现了大量的系外行星,其中很多都是和木星一样的气体巨星。唯有了解木星,才能了解所有这些行星,才能进一步了解这个宇宙。

根据NASA的计划,朱诺号探测器将在明年7月完成使命,坠入木星大气层。届时,人类还会有新的探测器前往木星去探索,也期待中国的木星探测器能够早日提上议事日程,一起加入到木星的探索行列中来。

作者:不详 来源:网络
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