老虎可能不会改变它们的条纹,但是当然可以。这颗巨大行星上的暗云和亮云交替出现,令人惊讶地整齐,它们的外观会周期性地改变,但这些周期性变化的原因仍然是个谜。
现在,在研究了朱诺号探测器收集的木星磁场数据后,来自日本、西班牙和英国的一组科学家认为他们已经破解了这个问题。木星条纹中看到的变化与气体世界内部的磁振荡相一致。
“有可能在行星磁场中获得称为扭转振荡的波状运动,”数学家克里斯·琼斯解释道英国利兹大学的教授。
“令人兴奋的是,当我们计算这些扭转振荡的周期时,它们与你在木星红外辐射中看到的周期相对应。”
![](https://webbedxp.com/zh-CN/nature/scien/images/2023/05/JunoProbeInSpace.jpg)
从远处看,木星就像浅奶油色和焦糖色的日出一样宁静。这些深色条纹称为带,浅色条纹称为区域。
尽管它们看起来很安静,但这些带和区域是木星恶劣天气系统的一部分。它们以相反的方向绕着这颗巨大的行星运行——带逆着木星的自转运行,区域则随之运行——并且处于不同的高度。该带是上升流区,因此该带的云顶高于下降流区的云顶。
在红外线中,颜色方案相反。亮带变暗,暗带发出明亮的光,表明这些带的云层比这些区域薄得多。
地球有相似的(如果更少且更弱)交替的大气环流带,表明每个世界产生这些大气特征的方式存在一些相似之处。
然而木星的天气与地球上的天气非常不同,以至于不可能将一颗行星的行为推断到另一颗行星上。更重要的是,木星云层的周期性变化与从地表以下 50 公里(30 英里)处观测到的红外数据的变化有关,这让科学家们感到困惑。
“每隔四五年,情况就会发生变化,”琼斯说。 “腰带的颜色会发生变化,有时当整个天气模式变得有点疯狂时,你会看到全球剧变,而为什么会发生这种情况一直是个谜。”
朱诺号自2016年以来一直在研究木星,并收集了大量有关木星各种结构和性质的数据。其中之一是行星的磁场——由木星发电机产生的巨大磁性结构,发电机是一种在行星内部旋转的对流和传导流体,可将动能转化为磁能。
地球也有发电机。地球发电机产生的一件事是磁性扭转振动– 一种来回振荡的磁“波” – 围绕行星轴对称,受到快速旋转的影响。
通过研究朱诺号收集的多年磁场数据,霍里和她的同事们能够识别木星类似振荡的特征。令人兴奋的是,这些似乎与行星条纹和红外线变化的变化有关。
“我们在此提议,”他们在论文中写道,“扭转振荡产生剪切力,破坏内部深处的缓慢对流流动,将热通量带向可见的对流层。”
这可能会对天气造成重大破坏,并改变木星云层的上升和下降模式。该团队还跟踪了一个高度集中的磁场区域,称为赤道附近。他们发现它正在放缓,表明新的振荡正在开始。
继续观察地球以了解云层在不久的将来如何变化可以帮助团队验证或完善他们的理论,并了解它是如何发生的。
“仍然存在不确定性和问题,特别是扭转振荡究竟如何产生观察到的红外变化,这可能反映了复杂的动力学和云/气溶胶反应。这些需要更多的研究,”堀说。
“尽管如此,我希望我们的论文也能为探索木星隐藏的深层内部打开一扇窗户,就像地震学对地球和日震学对太阳所做的那样。”
该研究发表于自然。