朱諾號新數(shù)據(jù)探測木星大紅斑的深度和結(jié)構(gòu)

2025-11-26 00:05:18 分類：休閑 閱讀(746)

朱諾號新數(shù)據(jù)探測木星大紅斑的深度和結(jié)構(gòu)(Credit: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/NASA/ESA, M.H. Wong and I. de Pater (UC Berkeley) et al. / NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSSImage processing: Kevin Gill CC BY)
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)EurekAlert!：研究人員在兩項展示來自朱諾號航天器新數(shù)據(jù)的研究中報告稱，木星標(biāo)志性的號新和結(jié)大紅斑 (GRS)（一個已經(jīng)在行球大氣層中攪動了幾個世紀(jì)的16,000 公里寬的風(fēng)暴）比以前預(yù)期的更深入這顆氣態(tài)巨行星。這些發(fā)現(xiàn)揭示了對木星氣象學(xué)及其與行星更深內(nèi)部關(guān)系的數(shù)據(jù)深度天津和平高級資源vx《134-8006-5952》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達新見解。木星的探測大氣層中充斥著巨大的風(fēng)暴和旋轉(zhuǎn)風(fēng)帶，包括典型的木星GRS（一場巨大到可以吞噬整個地球的風(fēng)暴）。然而，大紅目前尚不清楚這些風(fēng)暴是朱諾被局限于行星大氣層的最上層，還是號新和結(jié)延伸到行星更深處。
在兩項研究中，數(shù)據(jù)深度Scott Bolton和同事以及Marzia Parisi和同事分別使用來自朱諾號航天器的探測微波和重力測量來描述木星的大氣渦旋，包括 GRS。木星Bolton等人使用了朱諾號的大紅微波輻射計 (MWR) 儀器來研究GRS以及另外兩個風(fēng)暴的垂直結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)它們延伸到水和氨預(yù)計會凝結(jié)的朱諾海拔或行星的云層以下。這對于GRS尤其如此。號新和結(jié)據(jù)作者披露，數(shù)據(jù)深度這表明在比以前預(yù)期的更深層次上存在著小規(guī)模的動態(tài)過程，例如降水和下降氣流，這可能表明木星的內(nèi)部和大氣層深處之間存在聯(lián)系。
Parisi等人檢查了 GRS 的重力特征并進一步局限其深度。朱諾號在 GRS 上空飛行時采取的重力測量中，Parisi等人探測到風(fēng)暴引起行星引力場的波動。他們發(fā)現(xiàn)，盡管GRS深深扎根于大氣層中，天津和平高級資源vx《134-8006-5952》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達但它比為GRS提供動力的周圍帶狀噴流要淺得多，后者延伸得更深。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，GRS 的深度不超過500（千米）公里，而周圍的噴流延伸到接近3,000公里的深度。
相關(guān)報道：NASA朱諾號探測器發(fā)現(xiàn)木星大紅斑的深度可達數(shù)百公里
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)cnBeta：The Verge報道，美國宇航局（NASA）的朱諾號探測器正在揭示木星標(biāo)志性的大紅斑的巨大結(jié)構(gòu)，這個巨大的風(fēng)暴已經(jīng)在這顆氣態(tài)巨行星上肆虐了幾個世紀(jì)。通過幾次飛越這個圓形的風(fēng)暴，朱諾號幫助科學(xué)家們確認，大紅斑不僅僅存在于上層表面，而是延伸到了行星本身的數(shù)百英里。
大紅斑的直徑約為10000英里，但是科學(xué)家們從未完全理解大紅斑有多深。它只是一個表面的事件，還是深入到了木星內(nèi)部？
現(xiàn)在，多虧了朱諾號上的兩個科學(xué)儀器，行星研究人員已經(jīng)為這個風(fēng)暴確定了一個相當(dāng)可靠的范圍。根據(jù)發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的研究，他們認為風(fēng)暴的深度在186-310英里（約300-500公里）之間。與大紅斑的直徑相比，這可能看起來很小，但是這個深度仍然使得這是一個非常厲害的天氣事件。“這意味著這是一場巨大的風(fēng)暴，”以色列魏茨曼科學(xué)研究所的朱諾聯(lián)合研究人員Yohai Kaspi告訴The Verge。“如果你把這個風(fēng)暴放在地球上，它將一直延伸到空間站。所以它只是一個怪物。”
科學(xué)家們可以利用NASA在地球軌道上的哈勃太空望遠鏡或其他地基望遠鏡來研究大紅斑。這些儀器幫助確定了該風(fēng)暴的直徑，但科學(xué)家們只能推測大紅斑的整體結(jié)構(gòu)。NASA噴氣推進實驗室朱諾號科學(xué)小組的研究科學(xué)家Marzia Parisi告訴The Verge：“他們中的一些人推測，它將是非常非常淺的，就像我們說的幾十公里。還有一些人，他們認為，‘嗯，理論上，它可以深入到木星的核心’。”
然后，在2011年，NASA發(fā)射了朱諾號探測器，這是一個旨在比以往任何航天器更接近木星的探測器。朱諾號花了五年時間穿越深空，在2016年，該航天器進入了一個非常寬的圍繞木星的軌道，這個軌道將使朱諾號每53天接近該行星。在這些接近的過程中（或稱"perijoves"），朱諾號已經(jīng)收集了大部分關(guān)于木星的數(shù)據(jù)，以及可能在這個氣態(tài)巨人內(nèi)部徘徊的東西。
也許朱諾號任務(wù)中最令人興奮的部分是，該探測器是第一個飛越木星兩極的航天器--在任務(wù)開始之前，人們從未見過這個星球上的區(qū)域。但是在2019年，朱諾號進行了一個小的重新定向。科學(xué)家們調(diào)整了航天器的方向，兩次飛越大紅斑，以更好地了解風(fēng)暴下面的情況。
在這兩次飛越中，朱諾號測量了大紅斑的引力場，試圖弄清風(fēng)暴到底有多深。大紅斑是如此之大，以至于朱諾號航天器實際上可以感受到風(fēng)暴所產(chǎn)生的微小的重力擾動。最終，重力信號顯示，該風(fēng)暴沒有延伸到500公里深的地方。科學(xué)家們隨后將這一信息與朱諾號早在2017年進行的微波測量相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)該風(fēng)暴至少延伸到300公里深。這些測量結(jié)果為風(fēng)暴的深度提供了一個相當(dāng)好的最大和最小限制。
它們是迄今為止我們對大紅斑的結(jié)構(gòu)所得到的最好測量。但是它們也提出了一些問題。首先，風(fēng)暴很深，但還不如周圍的一些噴流深，這些噴流延伸到木星的1800英里處。朱諾號也幫助確定了這些測量結(jié)果，科學(xué)家們不確定為什么那里會有差異。Parisi說：“它的深度如此之深令人驚訝......但它沒有像噴流那樣深入。因此，在500公里處發(fā)生了一些事情，基本上抑制了大紅斑。”
這意味著仍有更多關(guān)于木星內(nèi)部事物是如何攪動的知識。但是多虧了朱諾號，科學(xué)家們對這顆行星及其最著名的風(fēng)暴有了比以往更全面的了解。Parisi說：“以前，我們只有這種2D視圖，只是從外面看。而現(xiàn)在我們有一個完整的三維視圖。”
相關(guān)報道：NASA朱諾探測器首次提供木星大氣層的3D視圖 以及大紅斑的內(nèi)部運行情況
（神秘的地球uux.cn報道）據(jù)cnBeta：美國宇航局（NASA）圍繞木星運行的朱諾探測器的新發(fā)現(xiàn)提供了一幅更全面的圖景，說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程提供線索。這些結(jié)果強調(diào)了環(huán)繞木星的云帶和云區(qū)、木星的極地氣旋以及大紅斑的內(nèi)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(xiàn)的論文。其他論文出現(xiàn)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：“朱諾號的這些新的觀測結(jié)果為木星神秘的可觀測特征打開了一個新的信息寶庫。每篇論文都揭示了該行星大氣過程的不同方面--這是我們的國際多元化科學(xué)團隊如何加強對我們太陽系理解的一個絕好例子。”
朱諾號在2016年進入木星的軌道。迄今為止，在航天器37次飛越這顆行星的過程中，一套專門的儀器在其動蕩的云層下面進行了觀察。
“以前，朱諾號給我們帶來了驚喜，暗示木星大氣層中的現(xiàn)象比預(yù)期的要深，”來自美國西南研究院的朱諾號首席調(diào)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。“現(xiàn)在，我們開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行窺視，并探測其眾多渦旋風(fēng)暴的結(jié)構(gòu)。這些風(fēng)暴中最有名的是被稱為大紅斑的標(biāo)志性反氣旋。這個深紅色的風(fēng)暴的直徑比地球還大，自從近兩個世紀(jì)前被發(fā)現(xiàn)以來，一直吸引著科學(xué)家。
新的結(jié)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(zhuǎn)方向相反，頂部更冷，但底部更暖。
研究結(jié)果還表明，這些風(fēng)暴比預(yù)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(xiàn)表明，旋渦覆蓋的區(qū)域超出了水凝結(jié)和云層形成的區(qū)域，低于陽光溫暖大氣的深度。
大紅斑的高度和大小意味著大氣質(zhì)量在風(fēng)暴中的集中可能會被研究木星重力場的儀器探測到。朱諾號在木星最有名的地方進行了兩次近距離飛越，提供了搜索風(fēng)暴重力特征的機會，并補充了MWR關(guān)于其深度的結(jié)果。
隨著朱諾號以大約13萬英里/小時（20.9萬公里/小時）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，在超過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?qū)⒋蠹t斑的深度限制在云頂以下約300英里（500公里）。
NASA噴氣推進實驗室的朱諾號科學(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：“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(xiàn)給了我們極大的信心，未來在木星的重力實驗將產(chǎn)生同樣耐人尋味的結(jié)果。”
云帶和云區(qū)
除了氣旋和反氣旋之外，木星還以其獨特的云帶和云區(qū)而聞名--白色和紅色的云帶，環(huán)繞著木星。以相反方向移動的強勁的東西向風(fēng)將這些帶子分開。朱諾號之前發(fā)現(xiàn)，這些風(fēng)，或稱噴流，深度約為2000英里（大約3200公里）。研究人員仍在試圖解開噴射流如何形成的謎團。朱諾的MWR在多次經(jīng)過時收集的數(shù)據(jù)揭示了一個可能的線索：大氣層中的氨氣與觀察到的噴流明顯一致地上下移動。
以色列魏茲曼科學(xué)研究所的研究生、《科學(xué)》雜志關(guān)于木星上類似于費雷爾細胞的論文的主要作者Keren Duer說：“通過跟蹤氨氣，我們在北半球和南半球都發(fā)現(xiàn)了性質(zhì)類似于費雷爾環(huán)流圈(Ferrel cell)的環(huán)流圈，它們控制著我們在地球上的大部分氣候。地球每個半球有一個費雷爾環(huán)流圈，而木星有八個--每個至少大30倍。”
朱諾的MWR數(shù)據(jù)還顯示，在木星水云下約40英里（65公里）處，云帶和云區(qū)經(jīng)歷了一個過渡。在淺層，木星的帶子在微波光中比鄰近的區(qū)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：“我們把這一層稱為'Jovicline'，以類比地球海洋中的一個過渡層，即所謂的溫線--海水從相對溫暖急劇過渡到相對寒冷。”
極地旋風(fēng)
朱諾號之前在木星的兩極發(fā)現(xiàn)了多邊形排列的巨大旋風(fēng)風(fēng)暴--在北方有八個八角形排列，在南方有五個五角形排列。現(xiàn)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）的觀測，確定這些大氣現(xiàn)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(wěn)定性的論文的主要作者Alessandro Mura說：“木星的氣旋相互影響運動，導(dǎo)致它們圍繞一個平衡位置進行振蕩。這些緩慢振蕩的行為表明，它們有很深的根源。”
JIRAM的數(shù)據(jù)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，但是位于每個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極點的不同數(shù)量。