科學家終於解開木星極地氣旋形成之謎

【2022年01月18日訊】(記者笛睿編譯報導)科學家終於明白了位於木星兩極的十幾個巨型旋風的成因,原來和地球海洋上形成對流的機制一樣。

木星的大氣環境是太陽系行星裡面最瘋狂的一個。多虧了美國宇航局(NASA)派去的朱諾號(Juno)探測器,現在科學家逐漸了解到關於木星越來越多的信息。

其中,木星兩極十幾個大型氣旋是木星上引人好奇的現象之一。自從2016年科學家第一次發現它們以來,至今它們一個也不多、一個也沒少:北極有八個、南極有五個。

這些氣旋每個都非常大,最大的直徑大約有5,000公里——比美國大陸還寬。而且,每個氣旋還附帶一些小氣旋,有的是直徑從500~1,600公里不等的中型氣旋,有的是直徑一百公里左右的柱狀氣旋。

1月10日發表於《自然·物理學》(Nature Physics)期刊的一份研究,通過分析朱諾號發回的數據,發現這些氣旋的成因與促成地球海洋渦流的機制一樣。在物理學上,液體和氣體都會流動,所以物理學家都把它們看作是「流體」。

木星是一顆巨大的氣態行星,直徑是地球的11倍多。和地球上的情形一樣,木星大氣中溫度高、密度小的空氣會上升,到達一定高度後冷卻形成雲層;溫度低一些、密度大一些的空氣則下降。在木星上,快速上升的空氣提供動力,帶動能量傳遞,向這些大型極地氣旋提供能量。這個過程稱為濕對流(moist convection)。

這份研究報告的第一作者加利福尼亞大學聖迭戈分校(University of California, San Diego)的博士後研究員利亞·西格爾曼(Lia Siegelman)說,如果把地球衛星拍攝的洋面上浮游植物大量繁殖的照片,和木星兩極瘋狂氣旋的照片擺在一起,其實沒什麼差別。「我看到木星氣旋周圍還有小氣旋、柱狀氣旋等形態豐富的湍流,這讓我想起海洋內渦流的情形。」

研究人員把測量的溫度、計算出的風速、追蹤到雲層的移動軌跡等信息,與朱諾探測器在極地上空拍攝的紅外線照片提供的數據對比,從而確定這些巨型氣旋的體積和位置分布等信息。

朱諾探測器目前位於繞行木星極地的軌道上,計劃工作到2025年,在未來幾年裡還會近距離飛過木星好幾次。◇

責任編輯:葉紫微#

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