出現在木星南極的神秘五邊形氣旋,是為何物,又為何出現?

2020-12-25 天文在線

美國宇航局「朱諾」號探測器傳回的最新圖片顯示,在木星南極,一股新的氣旋正在向木星內部移動。

這幅紅外圖像顯示了木星南極的五邊形氣旋,它們早在「朱諾」號執行任務時就被發現了,並一直跟蹤至今。

美國國家航空航天局 / 西南研究所 / 噴氣推進實驗室 / 亞洲統計研究所 / 國家天體物理研究院 / 國際情緒圖片系統

當科學家們第一次在木星的南極發現一個令人驚訝的對稱五邊形氣旋時,他們不知道它是什麼。為什麼圍繞著更大的中心點的五個漩渦沒有合併成一個超級風暴?

在「朱諾號」首次數據發布的前七個月裡,觀測結果沒有太大變化。在之後幾年的繼續觀察中,朱諾號每兩個月都會拍攝一張掠過木星雲層的照片,顯示這些氣旋緩慢地轉變了方向。在木星翻騰的大氣層中,無數次漸變的溫度使得更小的氣旋不斷地在附近形成。五邊形氣旋之間的間距時大時小,仿佛在和研究者們開玩笑。

「這讓我們摸不著頭緒,「堪蒂思·漢森-科查切克(行星科學研究所),」一號氣旋和二號氣旋之間的間隔時寬時窄。每次我們都會問自己,它究竟會是什麼樣子?」

最終,在11月,研究人員得到了他們所期待的結果——一場新的風暴形成了,並緩慢地進入了一個縫隙,形成了一個穩定的對稱六邊形。

朱諾號上的紅外成像儀捕捉到一個新的氣旋的出現,它已經加入了木星南極的氣旋專屬俱樂部。

朱諾號的紅外成像儀,被稱為木星紅外極光繪圖儀(JIRAM),捕捉到了氣旋舞蹈:

美國國家航空航天局 / 加州理工噴氣推進實驗室 / 西南研究所 / 亞洲統計研究所 / 國家天體物理研究院 / 木星紅外極光繪圖儀

在這些圖像中,較暗的區域是含有紅外色的氨晶體的雲,它們實際上比明亮區域高10到20公裡,明亮區域富含紅外色的硫化氫。「發射的對比告訴我們雲的形態和運動,」亞歷山卓·穆讓(羅馬國家天體物理研究所)解釋道,他是朱諾號項目的合作者,於12月12日在舊金山舉行的美國地球物理聯盟(AGU)會議上公布了研究結果。

最新的颶風以每小時225英裡的速度呼嘯而過,與其他颶風相當。儘管如此,它還是比它的兄弟們要小一些,大約是德克薩斯州的大小。相比之下,中心風暴的寬度橫跨美國大陸。

木星紅外極光繪圖儀捕捉到木星釋放內部熱量時發出的輻射,所以它通常能看到南極的全景。朱諾攝像機是一種可見光成像儀,它只能成像極體反射陽光的一面。然而,朱諾攝像機也在這張圖片中捕捉到了新的風暴:

在這張來自朱諾攝像機的圖片中,新的氣旋出現在日光面,看起來像一個黑暗的漩渦。

美國國家航空航天局 / 加州理工噴氣推進實驗室 / 西南研究所 / 多維空間聲系統

對稱的緩衝區

新的風暴出現為理論物理學家李承(加州大學伯克利分校)檢驗許多想法提供了條件,他想要知道這種風暴為何能夠保持穩定結構。

李的模擬利用了在氣旋周圍形成的所謂「緩衝區」的參數,在這個緩衝區中,氣體朝著與氣旋相反的方向流動。這個緩衝區與其他氣旋互相排斥,阻礙了它們的合併。緩衝區對於保持極點周圍的對稱性也至關重要。

沒有緩衝區,氣旋會合併,但伴隨著強大的緩衝區(被黑色氣旋圍繞的白色區域),這些氣旋可以維持在一個穩定的結構。

但緩衝區本身並不能長期穩定存在,所以呈現出的圖像會隨時間發生變化。「渦流最終會侵蝕緩衝區」李解釋道,「一旦緩衝區消失,兩個氣旋就會融為一體。」

李指出了他的模型是有限制的,因為它還是個二維模型。例如,垂直方向的風可能對南極周圍的動力系統發揮作用。將3D層面納入現有木星需要朱諾號提供更多、更詳細深入的有關木星大氣層的觀測數據。在未來,朱諾號將會繼續收集數據直到2021年任務結束,除非任務延長時間期限。

作者: : MONICA YOUNG

FY: Dotcalm

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