美国宇航局朱诺号探测器的新木星发现

研究人员今天在《科学》和《地球物理研究：行星》杂志上发表了几篇关于朱诺号大气发现的论文。 其他论文发表在最近两期的《地球物理研究快报》上。

“朱诺号的这些新观测结果打开了一个关于木星神秘可观测特征的新信息宝库，”美国宇航局华盛顿机构总部行星科学部主任洛里格拉兹说。 “每篇论文都阐明了地球大气过程的不同方面——这是我们的国际多元化科学团队如何加强对太阳系理解的一个很好的例子。”

朱诺号于 2016 年进入木星轨道。迄今为止，在航天器 37 次穿越木星的过程中，每一次都有一套专门的仪器在其湍流的云层下方凝视。

“此前，朱诺号曾暗示木星大气中的现象比预期的更深，这让我们感到惊讶，”圣安东尼奥西南研究所朱诺号的首席研究员、《科学杂志》关于木星涡旋深度的论文的主要作者斯科特博尔顿说。 “现在，我们开始将所有这些单独的部分放在一起，并以 3D 形式首次真正了解木星美丽而暴力的大气层是如何运作的。”

朱诺号的微波辐射计 (MWR) 使任务科学家能够观察木星云层下方的情况，并探测其众多涡旋风暴的结构。 这些风暴中最著名的是被称为大红斑的标志性反气旋。 这个深红色的漩涡比地球还要宽，自大约两个世纪前被发现以来，它就引起了科学家们的兴趣。

新的结果表明，气旋的顶部温度较高，大气密度较低，而底部较冷，密度较高。 以相反方向旋转的反气旋，顶部较冷，底部较暖。

调查结果还表明，这些风暴比预期的要高得多，有些风暴延伸到云顶以下 60 英里（100 公里），而其他风暴，包括大红斑，延伸超过 200 英里（350 公里）。 这一令人惊讶的发现表明，漩涡覆盖的区域超出了水凝结和云形成的区域，低于阳光使大气变暖的深度。 

大红斑的高度和大小意味着风暴中大气质量的浓度可能可以被研究木星重力场的仪器检测到。 两次近距离飞越木星最著名的地点的朱诺号提供了搜索风暴重力特征的机会，并补充了 MWR 在其深度上的结果。 

随着朱诺号以大约 130,000 英里/小时（209,000 公里/小时）的速度在木星的云层上空低空飞行，朱诺号的科学家能够使用 NASA 的深空网络跟踪天线，从超过 0.01 亿英里（400万公里）。 这使团队能够将大红斑的深度限制在云顶以下约 650 英里（300 公里）。

“在 2019 年 XNUMX 月飞越期间获得大红斑引力所需的精度是惊人的，”来自南加州美国宇航局喷气推进实验室的朱诺号科学家、《科学杂志》上一篇关于大红斑重力飞越的论文的主要作者玛齐亚帕里西说。大红点。 “能够补充 MWR 在深度上的发现，让我们非常有信心，未来在木星进行的重力实验将产生同样有趣的结果。” 

腰带和区域

除了气旋和反气旋外，木星还以其独特的带和带而闻名——环绕地球的白色和红色云带。 向相反方向移动的强烈东西风将带分开。 朱诺此前发现，这些风或急流的深度可达约 2,000 英里（约 3,200 公里）。 研究人员仍在试图解开喷射流如何形成的谜团。 朱诺号 MWR 在多次通过期间收集的数据揭示了一个可能的线索：大气中的氨气与观察到的喷射流显着对齐地上下移动。

“通过追踪氨，我们发现北半球和南半球的循环细胞在性质上类似于‘费雷尔细胞’，后者控制着我们地球上的大部分气候”，魏茨曼研究所的研究生 Keren Duer 说以色列科学博士，《科学杂志》论文的主要作者，关于木星上的费雷尔样细胞。 “虽然地球每个半球有一个费雷尔细胞，但木星有八个——每个至少大 30 倍。”

朱诺的 MWR 数据还显示，这些带和区域在木星水云下方约 40 英里（65 公里）处发生转变。 在较浅的深度，木星的带在微波光下比邻近区域更亮。 但在更深的层次上，在水云之下，情况正好相反——这揭示了与我们的海洋的相似之处。

“我们将这一层称为‘Jovicline’，类似于地球海洋中的过渡层，称为温跃层——海水从相对温暖到相对寒冷急剧转变，”参与朱诺的大学科学家 Leigh Fletcher 说。英国莱斯特大学，《地球物理研究杂志：行星突出朱诺号对木星温带和区域的微波观测》论文的主要作者。

极地气旋

朱诺之前在木星的两极发现了巨型气旋风暴的多边形排列 - 八个在北部以八角形排列，五个在南部以五角形排列。 现在，五年后，任务科学家利用航天器的木星红外极光映射器 (JIRAM) 的观测确定这些大气现象具有极强的弹性，保持在同一位置。

“木星的气旋会影响彼此的运动，导致它们围绕平衡位置振荡，”罗马国家天体物理研究所朱诺号的联合研究员、最近在地球物理研究快报上发表的一篇关于振荡和稳定性的论文的主要作者亚历山德罗·穆拉说在木星的极地气旋中。 “这些缓慢振荡的行为表明它们有很深的根源。”

JIRAM 数据还表明，就像地球上的飓风一样，这些气旋想要向极地移动，但位于每个极地中心的气旋将它们推回。 这种平衡解释了旋风所在的位置以及每个极点的不同数量。