木星的大氣帶不是一般地厚

【博科園-科學科普（存眷“博科園”看更多）】幾個宿世紀以來，天文學家一向在不雅察木星扭轉的概況，并對它的外不雅感應敬畏和猜疑。直到1995年，伽利略號探測器達到木星，并起頭深切研究其年夜氣層時，這個謎團才變得加倍神秘。從那時起天文學家就對它的彩色條紋感應猜疑，并思疑它們是否只是概況現象，或者更深層的現象。

木星色彩斑斕的條紋是連綿數千公里的云帶。圖片信息及版權：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill

多虧了自2016年7月以來一向繞木星運行的“朱諾號”(Juno)航天器，科學家們此刻更接近于回覆這個問題了。在曩昔的一周里，有三項新的研究頒發在《朱諾數據》上，這些數據顯示了木星磁場的新發現，它的內部扭轉，以及它的帶延長的深度。所有這些發現都在批改科學家對木星年夜氣層及其內部層的觀點。

這項研究的標題問題是“木星的非對稱重力場的測量”，“木星的年夜氣噴射流延長數千公里”和“對木星深層內部的差別扭轉的按捺”，所有這些都在2018年3月7日頒發在《天然》雜志上。這些研究由羅馬薩皮恩扎年夜學的盧西亞諾·伊斯傳授和魏茨曼科學研究所的伊萊·加蘭蒂傳授和維茲曼科學研究所的伊萊·加蘭蒂傳授帶領。

朱諾于2017年12月16日飛越木星的南極。圖片信息及版權：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/David Marriott

這項研究是由卡斯皮傳授和加蘭蒂博士帶領的，他們是第二項研究的本家兒要作者，同時也是其他兩項研究的合著者。這對佳耦甚至在2011年“朱諾”號發射之前就已經籌辦好進行這種闡發，在此時代成立了數學東西來闡發引力場數據，并更好地把握木星的年夜氣層及其動力學。這三項研究都是基于朱諾收集的數據，因為它每53天從木星的一個頂點傳到另一個海說神聊極，這是一種被稱為“perijove”的操作。經由過程每一關探測器利用進步前輩的儀器來不雅察年夜氣層的表層之下。此外探測器發射的無線電波被測量，以確定它們是若何被行星的引力場以每一個軌道移動的。

天文學家已經領會了一段時候，木星的噴射流從東到西，從西到東。在這個過程中粉碎了地球上的平均分布。經由過程測量地球重力場的轉變(以及由此造當作的質量不服衡)，卡斯皮博士和加蘭蒂博士的闡發東西可以或許計較出風暴在地表下的深度和內部動力是什么樣的。最主要的是，研究小組但愿發現異常現象，因為地球偏離了一個完美的球體——這是因為它的快速扭轉會輕細地擠壓它。然而也在尋找其他的異常現象，因為年夜氣中存在著壯大的風。

這張來自朱諾的照片，只在可見光下拍攝到了南極。為什么南海說神聊南北極如斯相似，卻有分歧數目的氣旋，這是一個謎。圖片信息及版權：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Betsy Asher Hall/Gervasio Robles

在第一項研究中，Iess博士和他的同事們利用了切確的多普勒追蹤的“朱諾號”探測器，對木星的重力諧波進行了測量，這兩種方式都是很奇異的。他們所確定的是木星的磁場有南海說神聊的不合錯誤稱性，這表白了年夜氣中的內部流動。在第二項研究中，對這種不合錯誤稱性進行了闡發。在卡斯皮博士的研究中，Galanti博士和他們的同事們操縱地球重力場的轉變來計較出木星工具射流的深度。經由過程測量這些噴射物若何導致木星重力場的不服衡，甚至侵擾了地球的質量，得出結論它們延長到3000千米(1864英里)的深度。

從這一切中Guillot傳授和他的同事們進行了第三次研究，他們利用了之前關于地球引力場和激流的發現，并將成果與室內模子的展望進行了比力。由此他們確定行星的內部扭轉幾乎就像一個剛體，而分歧的扭轉會下降得更遠。此外年夜氣流動區域擴展到2000公里(1243英里)和3500公里(2175英里)之間，這與從奇異的重力諧波獲得的約束是一致的。這個深度也對應于電導率會變得足夠年夜，以至于磁阻會按捺微分扭轉。

按照他們的發現，研究小組還計較出木星年夜氣占總質量的1%。比擬之下地球的年夜氣層還不到總質量的百萬分之一。不外正如卡斯皮博士在威茲曼研究所(Weizzmann Institute)的新聞稿中所詮釋的那樣，這半斤八兩令人受驚：這比任何人想的都要多，并且比太陽系其他行星所知道的還要多。那根基上是一個質量等于三個地球以每秒幾十米的速度活動。總之這些研究為木星的年夜氣動力學和內部布局供給了新的線索。今朝，木星焦點的本家兒體仍未解決。但研究人員但愿闡發朱諾的進一步測量成果，以確定木星是否有一個固態核(若是是的話)，以確定它的質量。

這反過來將幫忙天文學家領會太陽系的汗青和形當作。此外Kaspi和Galanti正試牟利用他們開辟的一些不異的方式來描述木星的噴射流來處置其最標記性的特征——木星的年夜紅斑。除了確定這場風暴有多深，他們還但愿領會為什么這場風暴持續了這么多宿世紀，以及為什么它近年來顯著萎縮。朱諾號的使命估計將在2018年7月完當作。除非有任何的擴展，探測器將在運行了perijove 14之后，對木星的年夜氣層進行節制。然而即使在使命竣事后，科學家們仍將闡發其多年來收集的數據。這揭示了太陽系最年夜的行星，也將對揭示太陽系的理解年夜有幫忙。

常識：科學無國界，博科園-科學科普

參考：Weizmann Institute of Science,Nature,Nature (2),Nature (3),

作者：Matt Williams

內容：經“博科園”鑒定合適今本家兒流科學

來自：Universe Today

編譯：中子星

審校：博科園

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