科學家揭曉木星極地幾何形狀氣旋風暴形成之謎

2020-11-25 和訊科技

這張由美國宇航局「朱諾」探測器上的木星紅外極光製圖儀（JIRAM）拍攝的合成圖像顯示了木星北極中心氣旋和環繞它的8個氣旋。

新浪科技訊 北京時間9月14日消息，據國外媒體報導，多年以來，木星兩極周圍存在規則幾何形狀的巨大氣旋，科學家對此感到迷惑不解，目前最新研究揭曉了這些巨大氣旋最初是如何形成的。

2016年，美國宇航局「朱諾號」探測器進入木星軌道之後，發現巨大氣旋在木星兩極以幾何形狀排列，在該行星北極，8個漩渦環繞著一個中心漩渦，而在南極存在6個漩渦。

研究報告作者、美國加州大學貝克利分校行星科學家李成（音譯）說：「我們吃驚地發現木星極地與其他行星完全不同，我們從未見過這些氣旋排列成規則結構。」

每個巨大氣旋風暴直徑在4000-7000公裡之間，它們分別環繞木星南極和北極，它們在距離木星南北極8700公裡的區域圍成一圈，保持幾乎相同的間距。自從朱諾號探測器到達木星軌道以來，這些氣旋和相應的幾何形狀至少持續了4年。

對於科學家而言，這些氣旋簇如何保持穩定仍是一個謎團，在地球上，氣旋向極地漂移，但在陸地和冷水上空逐漸消散。相比之下，木星既沒有陸地也沒有海洋，這就產生一個問題：為什麼氣旋沒有簡單地漂移至兩極並發生合併？（例如：土星每個極地各有一個氣旋。）

李成說：「之前所有的理論都預測巨型行星極地上空的主氣旋對極地區域起到主導作用，就像我們在土星上觀察到的那樣，或者仍然是一片混沌狀態。我們在木星觀測到的狀況意味著之前的理論都是錯誤的，我們需要一些新的理論提供支持。」

為了解釋木星氣旋的形成之謎，李成和同事基於朱諾號探測器所觀測的氣旋風暴大小和速度，研發了一個計算機模型，他們關注的是哪些因素可以在不合併的情況下仍保持這些幾何形狀的穩定性。

這張由「朱諾號」飛船於2019年11月拍攝的圖片顯示，木星南極有6個氣旋呈六角形排列。從比例尺上看，美國大陸的輪廓在中央氣旋的上方疊加，而最新氣旋上方疊加著美國德克薩斯州的輪廓。

研究人員發現，這些模型的穩定性部分取決於氣旋進入木星大氣層的深度，但主要取決於每個氣旋周圍的反氣旋環——也就是說，反氣旋環旋轉方向與每個氣旋漩渦方向相反，反氣旋環較少的屏蔽，將導致氣旋合併；反氣旋環較多的屏蔽，將促進氣旋彼此分離。

目前仍有許多氣旋簇未解之謎亟待揭曉，例如：科學家仍不清楚為什麼木星漩渦恰好佔據適中的反氣旋屏蔽區，現在我們不知道是什麼因素導致木星氣旋處於這樣有利的位置。

目前科學家正在研究這些氣旋最初是如何形成的，一種可能是它們在木星兩極附近形成，也就是它們現在所處的位置；另一種是氣旋在其他區域形成，然後遷移至兩極區域。第二種推測的可能性較大。

這可能是一個更難回答的問題，李成說：「因為這涉及到漩渦是如何產生的詳細三維模型，還有許多漩渦的參數我們不知道，例如：它們的垂直結構，但我們可以嘗試不同的情況，觀察哪些垂直結構可能會產生我們曾觀測到的風速剖面，這些風速剖面從垂直結構向前移動。」

科學家將該項研究報告的詳細情況發表在9月7日出版的《美國國家科學院院刊》上。（葉傾城）

（責任編輯：季麗亞 HN003）

相關焦點

  • 科學家揭曉木星極地幾何形狀氣旋風暴形成之謎
    多年以來，木星兩極周圍存在規則幾何形狀的巨大氣旋，科學家對此感到迷惑不解，目前最新研究揭曉了這些巨大氣旋最初是如何形成的。　　每個巨大氣旋風暴直徑在4000-7000公裡之間，它們分別環繞木星南極和北極，它們在距離木星南北極8700公裡的區域圍成一圈，保持幾乎相同的間距。自從朱諾號探測器到達木星軌道以來，這些氣旋和相應的幾何形狀至少持續了4年。
  • 加州大學的科學家破解了木星極地氣旋形成之謎了嗎？還早呢
    加州大學的科學家破解了木星極地氣旋形成之謎了嗎？還早呢！每個氣旋風暴直徑在4000-7000公裡之間，保持幾乎相同的間距，至今依然存在，沒有像地球上的氣旋一樣向極地漂移，在陸地和冷水上空逐漸消散，也沒有像土星一樣在兩極合併成一個氣旋。科學家們對此感到迷惑不解。
  • 木星極地幾何氣旋形成之謎破解了嗎？還早呢
    木星極地幾何氣旋形成之謎破解了嗎？還早呢！文/袁玉剛 圖/來自網際網路2016年，美國宇航局「朱諾號」探測器發現木星北極有8個巨大氣旋環繞著一個中心氣旋，而在南極則存在5個氣旋環繞著一個中心氣旋。每個氣旋風暴直徑在4000-7000公裡之間，保持幾乎相同的間距，至今依然存在，沒有像地球上的氣旋一樣向極地漂移，在陸地和冷水上空逐漸消散，也沒有像土星一樣在兩極合併成一個氣旋。科學家們對此感到迷惑不解。
  • 木星氣旋風暴如何形成,科學家發現一些蛛絲馬跡,不過還存在爭議
    木星是太陽系中最龐大的一顆星星，也是質量最高的一顆行星。木星相當於太陽系一大半的物質，或者說木星這個系統就是一個小太陽系，所以木星身上有很多未解之謎，科學家希望能夠了解其中的奧秘。時至今日，木星身上仍有很多無法解釋的事情，讓科學家感覺到木星是如此的神秘，又如此的有魅力。
  • 木星上奇怪的風暴
    自從它們於2019年首次被美國國家航空航天局（NASA）的朱諾（Juno）太空探測器發現以來，這些風暴對科學家來說是一個謎木星不是巖石行星，沒有土壤和巖石，「所以摩擦少了很多，因為沒有什麼可與之抗衡的。在雲層下面只有更多的氣體。木星的形成過程留下的熱量與太陽的熱量相當，因此其赤道和兩極之間的溫差沒有地球上那麼大。」然而，英格索爾說，這種解釋仍然不能解釋風暴一旦到達木星南極的行為，即使與其他天然氣巨頭相比，這也是不尋常的。土星，也是一個天然氣巨人，在其兩極都有一個巨大的風暴，而不是幾何上排列的風暴集合。
  • 木星極地分布著詭異氣旋
    木星是一顆氣態巨行星，複雜的雲層和天氣系統超乎想像。最為人所知的自然要數著名的大紅斑，這是一個比地球還要大的反氣旋風暴，至少存在了300多年。一直以來，科學家對木星大氣充滿好奇，畢竟還有大量奧秘等待揭開。NASA的朱諾號肩負重任，對木星展開近距離探測。
  • 大氣謎團：從金星到木星
    朱諾木星探測器 credit：space.com2016年，NASA的朱諾探測器進入木星軌道。當它飛過南北兩極時，發現木星極地地區存在幾個巨大風暴，而且這些氣旋在極地地區規律地排列著。木星南極的巨大氣旋 credit：NASA/JPL這些極地氣旋是如何形成的？
  • 大氣謎團:從金星到木星
    金星的熱點還沒過，木星又來湊熱鬧了。一直以來，木星的大氣現象就令人著迷，最新的研究帶領我們走進這個巨型氣態行星。朱諾木星探測器   credit：space.com2016年，NASA的朱諾探測器進入木星軌道。當它飛過南北兩極時，發現木星極地地區存在幾個巨大風暴，而且這些氣旋在極地地區規律地排列著。
  • 解開木星「大紅斑」之謎 持續350年的超級風暴
    「大紅斑」風暴是一個反氣旋旋渦，位於木星南赤道帶邊緣；「大紅斑」面積廣闊，寬度約等於3圈地球圓周，其平均氣溫僅華氏零下260度。自從17世紀天文學家首次觀測到此風暴，大紅斑至少已存在200到350年。    屬於氣體星球的木星是太陽系裡體積最大、自轉速度最快的行星，至少有63顆衛星圍繞四周。
  • 百年前數學模型助力解密木星奇特風暴
    這是「朱諾號」探測器拍攝的照片科學家曾觀測到，木星的南極潛藏著一處引人注目的景象——一群風暴漩渦以不同尋常的幾何圖案排列著。這種由美國航天航空局（NASA）的「朱諾號」太空探測器首次發現的現象為科學家們帶來了一個謎題：木星風暴的外在表現為何如此奇特？
  • 上百年前的數學模型，也能用來解密木星的奇特風暴
    科學家曾觀測到，木星的南極潛藏著一處引人注目的景象——一群風暴漩渦以不同尋常的幾何圖案排列著。這種由美國航天航空局（NASA）的「朱諾號」太空探測器首次發現的現象為科學家們帶來了一個謎題：木星風暴的外在表現為何如此奇特？
  • 在木星上的新發現涉及知識盲點,為什麼氣旋擠在一起卻不會合併?
    NASA發射的木星探測器「朱諾號」於前段時間經過木星北部區域時又有了新的發現，在這片區域新出現了9個挨在一起旋轉的巨型氣旋，此時的探測器是在距離木星僅3500公裡的高度拍攝到的，科學家對於木星氣旋的形成機制並不清楚，木星自轉一圈的時間不到10個小時，是太陽系中最為活躍的氣態巨行星，
  • 揭秘木星:朱諾號最新發現
    該動畫展示了木星極地氣旋的神秘現象
  • 木星氣旋的哈勃近照出爐,你知道大紅斑還有個親戚嗎?
    NASA表示，大紅斑正在向著位於它前方的雲層中移動，這在它周圍形成了瀑布一樣的白色、米白色帶狀區域。木星大紅斑目前是非常鮮豔的大紅色，其中核心和外圍一圈的紅色較深。研究人員表明，大紅斑現在的直徑大約是9800英裡（14500km），這個大小足以吞沒地球。遠在1930年，就有望遠鏡觀測記錄顯示這個超級氣旋在不斷縮小，且持續到了今天，但其原因卻一直成謎。
  • 太陽系的超級風暴秀,嘉賓模特:金星、火星、木星、土星、海王星
    22度左右，所以會有四季之分，春季最易形成超級風暴！辨識度：四星 黑色風暴髒髒的很可怕火星風暴，一旦形成就是飛沙走石，橙色的氧化鐵塵土和巖石塊都被捲入塵暴，看起來非常髒。所以，火星上的超級風暴，好像是一股黑旋風，從極地向赤道蔓延，這種超級風暴會肆虐整個星球，一旦風暴形成就很難塵埃落定！持續時間會長達數周數月！
  • 木星出事了！巨型風暴大紅斑突然長出「觸手」？科學家：前所未見
    不過好在木星和月球的存在，它們幫助地球抵擋住了大部分傷害，不然的話地球也不會有人類的誕生，因為一次行星撞擊帶來的災難足以毀滅所有，科學家就曾在24年前親眼目睹過這樣的場景。該研究還發現，這些氣旋周圍分布著多處風暴，北極有八處，南極有五處。該研究為我們展現了前所未有的木星內部細節，我們對銀河系中氣態巨行星大氣內部動態的了解或將因此取得重大突破。
  • 朱諾號的發現:木星水之謎
    對木星大氣中的水分總含量的準確估計已經在行星科學家的願望清單上存在了數十載：因為這顆氣態巨行星的數據對解開太陽系形成之謎具有關鍵意義。木星很可能是太陽系中第一顆形成的行星，它包含了絕大多數太陽組成之外的氣體和塵埃。關於它的形成的主要理論依託於這顆星球吸收的水分。
  • 令人驚訝的高解析度木星影像揭示了其狂野風暴的秘密
    木星並不是一個平靜的地方，這顆巨大的星球經受著劇烈的風暴，廣闊的雲帶環繞整個星球，延伸到比地球與太空間大氣距離厚很多倍的程度。這包括彎曲環繞在大紅斑邊緣的一條線，是一個目前比整個地球還要大點的永久風暴。在之前的風暴中有見到過類似的特徵，但不清楚是什麼原因導致的。「可見光觀測無法區分偏暗的雲物質和木星溫暖的內部覆蓋的更薄的雲層，所以它們的特性仍是個謎，」美國宇航局噴氣推進實驗室的行星科學家格倫.奧頓說到。
  • 木星大紅斑圖集,比地球還大,形成原因還是一個謎
    天文學家認為，木星大紅斑是太陽系中最大的風暴，科學家們無法確定究竟是什麼原因導致大紅斑的形成。木星巨大的風暴直徑約為10,160英裡，略大於地球的直徑，是一種稱為反氣旋的高壓風系統，自19世紀以來一直在逐漸縮小規模。天文學家們認為大紅斑已經持續了持續了數百年。
  • 為什麼木星有一個大紅斑?
    大紅斑是一個在木星的南赤道帶邊緣存在了很久的反氣旋旋渦，它看上去是一個非常穩定的特徵，有很多證據表明它已經被持續觀測了350年。