木星上长达 3000 英里的喷流为何让 NASA 科学家感到惊讶

JWST 捕捉到了前所未见的急流,其风速是 5 级飓风的两倍。
An image of Jupiter taken with the James Webb Space Telescope’s NIR Cam in July 2022. Researchers recently discovered a narrow jet stream traveling 320 miles per hour sitting over Jupiter’s equator above the main cloud decks. The numerous bright white "spots" and "streaks" are likely very high-altitude cloud tops of condensed convective storms. Auroras, appearing in red in this image, extend to higher altitudes above both the northern and southern poles of the planet.
2022 年 7 月,詹姆斯·韦伯太空望远镜的 NIRCam 以红外光捕捉了这张木星图像。研究人员最近发现了一条狭窄的急流,时速 320 英里,位于木星赤道上方的主要云层之上。众多明亮的白色“斑点”和“条纹”很可能是冷凝对流风暴的极高层云顶。极光(在此图像中显示为红色)延伸到该行星南北两极上方更高的区域。NASA、ESA、CSA、STScI、Ricardo Hueso (UPV)、Imke de Pater (UC Berkeley)、Thierry Fouchet (巴黎天文台)、Leigh Fletcher (莱斯特大学)、Michael H. Wong (UC Berkeley)、Joseph DePasquale (STScI)

木星及其动态大气在詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 拍摄的新图像中再次成为焦点。利用望远镜的数据,科学家们发现了一条新的、前所未见的告诉急流。这条急流位于木星赤道上方的主要云层之上,风速高达 5 级飓风的两倍,绵延超过 3000 英里。这些发现被刊登在 10 月 19 日于《自然天文学》杂志上的一项研究中。

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木星是我们太阳系中最大的行星,其大气层有一些非常明显的特征,包括臭名昭著的大红斑,其大小足以吞没地球。这颗行星在不断变化,这颗气态巨星中仍有许多奥秘等待科学家去揭开。根据NASA 报道,新发现的急流正在帮助他们解读木星著名湍流大气层的不同层之间是如何相互作用的。现在,JWST 正在帮助科学家们进一步深入了解木星,并看到木星大气层中一些较低和更深的层次,那里居住着巨大的风暴和氨冰云。

“这完全出乎我们的意料,”研究合著者 Ricardo Hueso 在一份声明中说道。“我们一直以来都将木星大气中的模糊雾霾视为现在却以清晰可见的特征呈现,我们可以随着行星的快速自转来追踪它们。” Hueso 是西班牙毕尔巴鄂巴斯克大学的一名天体物理学家。

研究团队分析了 JWST 的近红外相机 (NIRCam) 在 2022 年 7 月获取的数据。该早期发布科学项目旨在以四种不同的滤光片拍摄间隔 10 小时(相当于木星一天)的木星图像。每种滤光片都能探测到位于木星大气不同高度的小特征的各种变化。

在 2.12 微米的波长下,该观测能够探测到木星云顶上方约 12-21 英里高的区域,研究人员在那里发现了多个风切变,即风速随高度或距离变化的区域,这使他们能够追踪急流。这张图像突出了木星赤道区域周围的几个特征,这些特征在行星自转一次(10 小时)期间,受到急流运动的明显干扰。图片来源:NASA、ESA、CSA、STScI、Ricardo Hueso (UPV)、Imke de Pater (UC Berkeley)、Thierry Fouchet (巴黎天文台)、Leigh Fletcher (莱斯特大学)、Michael H. Wong (UC Berkeley)、Joseph DePasquale (STScI)

生成的图像显示了木星以红外光呈现的大气层。急流位于行星的赤道或中心上方。有多个明亮的白色斑点和条纹,很可能是冷凝对流风暴的极高层云顶。木星的南北两极点缀着极光,它们呈现红色,并延伸到该行星的更高区域。

“尽管包括 NASA 的朱诺号和卡西尼号在内的各种地面望远镜、航天器以及 NASA 的哈勃太空望远镜都曾观测过木星系统的变化天气模式,但韦伯望远镜已经在木星的光环、卫星及其大气层方面提供了新发现,”研究合著者、加州大学伯克利分校天文学家 Imke de Pater 在一份声明中说道

新发现的急流时速约为 320 英里,位于木星下平流层云层上方约 25 英里的高处。该团队将 JWST 在较高海拔观测到的风速与哈勃太空望远镜在更深层观测到的风速进行了比较。这使得他们能够测量风速随海拔的变化速度并产生风切变。

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该团队希望利用对木星的进一步观测来确定急流的速度和高度是否会随时间变化。

“木星在其赤道平流层中具有复杂但可重复的风和温度模式,远高于在这些波长下测量的云层和雾霾中的风,”研究合著者、英国莱斯特大学行星科学家 Leigh Fletcher 在一份声明中说道。“如果这个新急流的强度与这种振荡的平流层模式有关,我们可能会预计在未来 2 到 4 年内,该急流会发生显著变化——在未来几年里检验这个理论将非常令人兴奋。”

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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