这不是一个宁静的地方。 这颗巨大的行星饱受暴风雨的摧残,宽阔的云带环绕着整个地球,延伸至深处比大气层厚很多倍地球与太空之间的距离。
这颗气态巨行星的恶劣天气是太不同了天文学家一直在努力了解地球上发生的事情。 但我们刚刚得到了另一块拼图——令人惊叹的近红外和光学图像,是使用强大的双子座天文台和哈勃太空望远镜拍摄的。
双子座近红外图像捕捉到了木星内部穿过云层发出的热辐射。 当与哈勃望远镜在双子座几小时内拍摄的光学图像结合起来时,科学家们可以拼凑出内部和外部活动。
高分辨率图像显示,在光学图像中显得较暗的云区域实际上在红外光中发出最亮的光,这表明与较亮的波段相比,这些区域几乎没有云。
(国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA MH Wong 及团队/Mahdi Zamani)
“它有点像南瓜灯,”天文学家迈克尔·王说加州大学伯克利分校。 “你会看到来自无云区域的明亮红外光,但在有云的地方,红外光非常暗。”
其中包括一条围绕大红斑边缘弯曲的线,这是一场目前比整个地球稍大的永久性风暴。 类似的特征以前曾在风暴中出现过,但尚不清楚是什么原因造成的。
“可见光观测无法区分较暗的云层物质和木星温暖内部上方较薄的云层,因此它们的性质仍然是个谜。”行星科学家格伦·奥顿说美国宇航局喷气推进实验室的。
新图像相当巧妙地解决了这个问题。 当比较两幅图像时,发光的红外弧与光学阴影完美地匹配,表明这种颜色标志着风暴漩涡云中的一道深深的裂缝。
(NASA、ESA 和 MH Wong/加州大学伯克利分校及团队)
太棒了。 但当美国宇航局木星轨道飞行器朱诺号的数据被纳入其中时,事情变得更加有趣。 当朱诺号绕轨道运行并近距离飞越木星两极时,它一直在探测大气无线电信号,称为sferics和口哨者,来自强大的罢工。
在其前八次飞越中朱诺号的微波辐射计仪器检测到 377 次闪电放电,集中在地球的极地地区。 这基本上与地球相反,地球上的雷暴在赤道附近更为常见。
行星科学家认为,这与太阳如何使两颗行星变暖有关。 在这两个地方,赤道都被太阳加热。 在地球上,这会产生驱动热带雷暴的对流。
在距离太阳较远的木星上,赤道变暖较为温和,稳定了高层大气; 但,科学家们提出了理论,这种稳定的温暖不会到达两极,所以它们更加狂暴。
将朱诺号数据与双子座和哈勃图像相结合,可以更多地了解这些狂野的风暴,揭示闪电形成周围的云结构。 “哈勃和双子座的数据可以告诉我们云层有多厚以及我们看到的云层有多深,”行星科学家艾米·西蒙解释说美国宇航局的。
研究小组发现,雷击是在深层水云(包括冷冻水和液态水)上有大型潮湿空气对流塔的区域产生的。 这些风暴周围的清晰区域可能是由对流单元外的干燥空气下降引起的。
(NASA、ESA、MH Wong/加州大学伯克利分校、A. James 和 MW Carruthers/STScI)
这些与所谓的一致折叠丝状区域,因为云层被木星的疯狂风拉伸和折叠。 这些新信息表明它们充满了对流活动,“将木星内部热量输送到可见云顶的湍流混合过程”,根据黄。
“这些气旋涡流可能是内能烟囱,有助于通过对流释放内能。这种情况并不是到处都会发生,但这些气旋的某些东西似乎促进了对流,”他加了。
朱诺号任务正在进行中,计划于明年七月结束。 这些发现将告知如何探测其仍在收集的数据,以及未来的地面和太空观测。 我们终于能够应对木星的恶劣天气了。
“因为我们现在经常从几个不同的天文台和波长获得这些高分辨率视图,所以我们对木星的天气有了更多的了解,”西蒙说。
“这相当于我们的气象卫星。我们终于可以开始研究天气周期了。”
该研究发表于天体物理学杂志增刊系列。