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Juno 揭示木星巨大风暴的深层 3D 结构

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Juno 揭示木星巨大风暴的深层 3D 结构

wanwan (42055)发表于 2021年11月01日 19时20分 星期一 新浪微博分享 豆瓣分享 来自喀迈拉空间
木星太阳能探测器 NASA Juno 完成了为期五年的主任务，以揭示太阳系最大行星的内部状况。测量的最新发现已发表在了一系列论文中，揭示出木星天气系统的三维结构——包括著名的大红斑，这个有数百年历史的的巨大风暴足以吞下整个地球。

木星大红斑近年来处境不佳。但是这股风暴的粉丝们可以从 Juno 最新的发现中得到安慰。Juno 2017 年开始在微波下观察红斑。当 2019 年 Juno 以时速超过 20 万公里在气旋上方飞行时，NASA 的 Deep Space Network 在数百万公里外监测其速度。大红斑的引力引起了每秒 0.01 毫米的微小变化。通过对微波和重力数据进行建模，研究人员能确定这个著名的风暴气旋至少有 300 公里深，深度也许会达到 500 公里。比预计的云形成的天气层更深，天气层可延伸至表面以下约 65 公里，但是比可能延伸至 3,000公里的急流更高。底部越深，大红斑越有可能在未来持续存在，尽管路过的风暴表面上对其产生了影响。对比下国际空间站在地球表面上方约 420 公里的轨道上运行。尽管有这些新发现，大红斑仍有可能是一个漂浮在无底大气中的“煎饼状”结构，该斑点的宽度为 12,000 公里，是其深度的 40 倍。

在云形成的天气层，Juno 的微波天线看到了预期中的带状结构和区域。凉爽的区域看起来很暗，表明存在吸收微波光的氨气。区域在微波光下很亮，这与氨的缺乏一致。天气层中的这些明亮和黑暗的带与在云层顶部测量到的、更高处的风完美对应。但是当深入探究时会发生什么呢？木星大气的温度正好适合在云层顶部以下约 65 公里处形成水云。当 Juno 透过这一层观察时，它得到了出乎意料的发现。带状结构变成了微波暗，区域变成了微波亮。这与我们在较浅云层区域所看到的完全相反，我们将这一过渡层称为“jovicline”——在可见云层下方约 45-80 公里处。jovicline可能会将形成云的浅层天气层与下面的深渊分开。这个意想不到的结果意味着有东西在移动所有的氨。

一种可能是，每一股急流都与一个“循环单元”有关，这是一种气候现象，通过上升和下降的气流使气体流动。上升可能会导致氨富集，下沉则可能会导致氨枯竭。如果真是这样，那么每个半球大约有八个这样的循环单元。其他气象现象也可能导致氨在深层大气中四处移动。例如木星带的猛烈风暴可能会产生糊状的氨水冰雹（被称为“蘑菇”），它会在下沉之前消耗掉浅层带中的氨，最终蒸发，以丰富深处带中的氨。

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