揭秘木星:朱諾號最新發現

2021-01-19 國家空間科學中心


該動畫展示了木星極地氣旋的神秘現象,氣旋外圍的雲逆時針旋轉,而氣旋的核心則順時針旋轉。用於此動畫的JunoCam圖像是從木星的雲層上方約18000英裡(28,567公裡)的高度拍攝的。公民科學家傑拉爾德·艾希斯塔德(Gerald Eichstädt)對圖像進行了處理,以增強色彩和對比度。

圖片來源:NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS。圖像處理:Gerald Eichstädt


自2016年7月以來,朱諾號木星探測器一直在收集有關這顆天然氣態巨行星內部的數據。其最新發現涉及到木星大氣中的「熱點」。


二十五年前,NASA在歷史上首次將探測器發送到木星的大氣層中,對這顆太陽系最大的行星進行探測。但是伽利略號探測器返回的其進入木星大氣時的探測數據令人疑惑:數據顯示,它所進入的大氣層比科學家們預測的大氣密度更大、溫度更高。NASA朱諾號木星探測器的新數據表明,這些「熱點」比預期的要寬得多,深的多。在12月11日美國地球物理聯盟秋季會議的虛擬媒體發布會上,工作人員披露了關於木星「熱點」的發現,以及有關木星極地氣旋的最新信息。


聖安東尼奧美國西南研究院「朱諾」項目的首席研究員斯科特·博爾頓(Scott Bolton)說:「巨型行星具有較深的多層大氣,沒有像地球那樣有陸地或者海洋。為了更好地了解其中某一層大氣,我們需要到雲層的下方進行探測。最近完成了第29次近距離飛越木星的朱諾號就在進行這樣的探測。太空飛行器的觀測結果為我們揭示古老的謎團提供了思路,也提出了新的問題——不僅僅是關於木星,而且也關於所有氣態巨行星的世界。」


該延時攝影片段顯示了從2017年2月到2020年11月木星南極的氣旋的運動。這些數據是由NASA朱諾太空飛行器上的木星極光紅外成像儀(JIRAM)收集的。

圖像來源:NASA / JPL-Caltech / SwRI / ASI / INAF / JIRAM


伽利略號探測器在1995年12月7日傳回的57分鐘36秒的數據長期以來都一個謎團,這也是朱諾號最新解決的謎團。當探測器發回無線電錶明其周圍環境是乾燥的並且有風時,科學家們十分驚訝,將這一發現歸因於75 磅(34千克)探測器下降了到木星相對罕見的「熱點」之一的大氣中——這一區域是一片穿越木星北赤道地區的局部大氣「沙漠」。但是朱諾號的微波儀器的結果表明,整個北赤道帶(一個寬闊的棕色氣旋帶,環繞著木星赤道上方)都是一個非常乾燥的區域。


這意味著那些「熱點」區域可能不是孤立的「沙漠」,而是通往木星大氣中一片更廣闊區域的窗口,這些區域可能比其他區域更熱更乾燥。朱諾號的高解析度數據顯示,這些木星的熱點與其雲層的破裂有關,由此可以一窺木星的深層大氣。它們還顯示出這些「熱點」正在兩側雲層和活躍風暴的伴隨下進行高空放電, 這一現象最近被朱諾號發現並被命名為「淺層閃電」(shallow lightning)。在木星大氣上部較冷的區域,當氨與水混合時會發生這種現象,這類放電現象是這個謎團的一部分。


「朱諾」項目聯合研究員、法國尼斯蔚藍海岸大學的特裡斯坦·古洛特(Tristan Guillot)表示:「在發現『淺層閃電』的大氣層較高的地方,水和氨混合在一起,無法被朱諾號的微波儀器探測到。這就是我們稱為『蘑菇球』的一種特殊冰雹形成的地方。這些蘑菇球變重並掉入大氣深處,形成了一個耗盡了氨和水蒸氣的廣大區域。一旦蘑菇球融化並蒸發,氨和水就會變回氣態,從而可以再次被朱諾號探測到。」


該動畫將觀眾帶入到木星大氣中的大風暴中,在其中,糊狀的水氨顆粒(以綠色表示)從大氣中下落,並在此過程中收集了水冰,該過程產生了一個「蘑菇球」——一種特殊的冰雹,其中心部分是液態水氨糊狀物、外部是固態冰殼。

動畫來源:NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / CNRS


去年,「朱諾」項目團隊報導了南極的氣旋。那時,朱諾號的木星極光紅外成像儀捕獲了一個新的氣旋的圖像,該氣旋似乎試圖加入圍繞南極大型中央氣旋旋轉的五個已建立的氣旋。


這些來自NASA「朱諾」任務的圖像顯示了木星「熱點」的三個視圖——木星雲層的斷裂,使人們可以窺探到木星的深層大氣。這些照片是由JunoCam成像器在2020年9月16日探測器對這顆巨大行星的第29次近距離飛越期間拍攝的。

圖片來源:NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS。圖像處理:Brian Swift


博爾頓說:「第六個氣旋是該氣旋組的嬰兒,它似乎正在改變木星南極的幾何形狀——從五邊形變為六邊形。可惜這次嘗試失敗了,該『嬰兒』氣旋被『踢』了出去,漸漸遠離,並最終消失了。」


(太陽系天體實時位置的模擬動畫:https://eyes.nasa.gov/apps/orrery/#/home)

目前,該團隊還沒有關於這些巨大的極渦形成方式的共識理論,或者說為什麼有些出現、變化、消失都較快,而有些則十分穩定。關於大氣模型的工作仍在繼續,但是目前沒有一個模型可以解釋所有情況。新風暴如何出現、演變以及是否能夠加入氣旋組,這是理解繞極旋風的關鍵,也將有助於解釋這種巨型行星大氣的原理。


噴氣推進實驗室(JPL)是加利福尼亞州帕薩迪納市加州理工大學(Caltech)的一個部門,負責聖安東尼奧美國西南研究院首席研究員斯科特·博爾頓(Scott Bolton)的「朱諾」項目(Juno)。該項目是NASA「新疆界計劃「的一部分,該計劃由位於阿拉巴馬州漢茨維爾的NASA馬歇爾太空飛行中心管理。位於丹佛的洛克希德·馬丁航天公司製造並運營了該太空飛行器。





相關焦點

  • 朱諾號的發現:木星水之謎
    Gill朱諾號提供了木星大氣中水含量的第一手科學結果。根據最近發布於自然天文學期刊上的朱諾號探測結果估計,木星赤道區域水分子大概佔了木星大氣中分子的0.25%——相當於太陽中的三倍。這也是自從1995年伽利略任務暗示木星可能和太陽一樣極度乾燥(比較的並不是根據液態水而是水的組成成分—氧元素和氫元素)之後,第一次發現氣態巨行星的水含量(豐度)。
  • 木星上也有水?來看看NASA「朱諾號」探測器的最新發現
    圖片來源:ASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M.Gill這項任務首次公布了關於木星大氣中水含量的數據流,這是自1995年美國航天局的伽利略號任務以來,首次發現該氣態巨行星上存在水。美國航天局的朱諾號任務首次提供了關於木星大氣中水含量的科學結果。
  • 發現全新的木星——朱諾號公布首批成果!
    NASA總部朱諾號項目主管黛安·布朗(Diane Brown)說,「分享這些早期發現令我們很興奮,讓我們能夠更好地理解木星何以會如此迷人。飛抵木星是一段漫長的旅程,但首批結果已經證明這趟旅程是非常值得的。」朱諾號於2011年8月5日發射,2016年7月4日進入環繞木星的軌道。
  • 朱諾號發現木星的重力場是傾斜的
    美國宇航局的朱諾號宇宙飛船點燃主引擎減速進入木星軌道的插圖來源:美國國家航空航天局/洛克希德·馬丁公司到目前為止,研究人員還不清楚這些條帶是局限在大氣層的淺層,還是深入到行星的內部。解答這個問題是「朱諾」號任務的主要目標之一。「朱諾」號一直在研究木星的磁場,以了解木星內部的大氣層是如何工作的。
  • 「木星探測器朱諾號」近距離拍攝木星的最新圖片;快來領木星壁紙
    本月12日美國宇航局NASA在網上公布了「木星探測器朱諾號」在今年2月17日拍攝的木星圖片;經過公民科學家Gerald Eichstdt處理後;再由NASA發布。圖片一經發布就在網上驚豔了全球的網友和太空迷們12日發布的木星照片拍攝這張圖片時 朱諾號位於木星的北部;距離木星的高度為
  • 「朱諾號」看見木星閃電現象
    NASA亮點追蹤近日,美國國家航空航天局公布了「朱諾號」探測器對木星的最新研究結果。在這個太陽系最大行星的大氣上層,出現閃電現象,如「精靈」在跳舞。此前,科學家曾預測這些明亮的、超快的閃光也應該存在於木星巨大的旋轉大氣層中,但其存在仍然僅限於理論中。在2019年夏天,研究人員利用「朱諾號」上紫外線光譜儀(UVS)的數據,意外發現一條明亮、狹窄的紫外線輻射條紋在瞬間消失。該論文的主要作者賈爾斯說:「紫外線光譜儀是用來觀測木星南北極美麗極光的。
  • 朱諾號探測器發現木星「白雲」,由此認定木星可能有生命靠譜嗎?
    木星上有水早就知道了,有多少才是朱諾號的探測任務之一。木星是太陽系最大的行星,但與地球不同的是一個氣態行星。氣態行星就是以氣體為主,沒有一個固體外殼的星球。木星質量是除自己之外其他7大行星加起來的2.5倍,是地球質量的318倍。
  • 美國航天局朱諾號探測器發現木星與地球都有類似的磁場變化
    圖片來源:美國航天局/加州理工大學/哈佛大學美國航天局的朱諾號木星探測任務,使人類首次成功探測到除地球外的天體內部磁場的長期變化(隨時間變化的情況)。朱諾號的探測表明,木星磁場的長期變化是由行星大氣層深處的風驅動的。
  • NASA剛剛宣布:朱諾號木星探測器有了新的驚人發現
    【ALENG 自媒體】12月13日晚間自媒體專稿,正在對木星進行科學考察的美國宇航局朱諾號木星探測器,日前有了一個新的發現:木星南極的巨型風暴,由此前的5個,變成了現在的6個,從而組成了一個非常規則的六邊形圖案。
  • 朱諾號木星探測器發回了最新照片,讓人近距離體驗這顆另類星球
    朱諾號探測器是美國七年前發射的木星探測器,在2016年進入木星軌道後便開始圍繞木星收集這顆太陽系最大的行星資料,此前人類從未如此近距離的觀察這顆太陽系的巨無霸,在12月21日美國航空航天局公布朱諾號探測器已經完成了16次環繞飛行任務,並且發回了許多最近拍攝的木星表面照片,讓人清晰地看到這顆詭異卻又美麗的行星模樣
  • NASA「朱諾號」為木星的水之謎提供了新發現
    Gill)NASA的朱諾號任務提供了其關於木星大氣中水含量的首次測量結果。根據近期發表於《自然天文學》(Nature Astronomy)期刊上的朱諾號探測器的測量結果估計,在木星的赤道地區,水分子佔大氣中分子的0.25%左右,幾乎是太陽的三倍。
  • 「朱諾號」的木星北極之旅
    用於分析木星旋轉的數據也包含著木星內部結構與組成的信息。此前由於人們不了解木星的內部旋轉,很難對木星深處進行探測。「現在我們的工作終於可以真正展開了——確定這顆太陽系中最大行星的內部組分。」Guillot說。Jack Connerney是「朱諾號」任務的副首席研究員,他來自美國馬裡蘭州安那波利斯的太空研究公司。
  • NASA公布朱諾號新發現!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。
  • 4年了,NASA的「朱諾號」探測器在木星發現了什麼?4K
    2011年8月NASA發射的朱諾號飛船開始了漫長的旅程,朝著太陽系最大的行星木星飛去。任務是讓我們了解木星的起源和發展.,它是人類歷史上跑得最快的物體,速度達到每小時28萬公裡.朱諾號減速並進行了精細的調整,最終進入精心設計的橢圓軌道,使太空飛行器能夠仔細觀測木星.同時儘量減少與有害輻射的接觸,還要確保它在整個飛行過程中完全暴露在陽光下.
  • 「朱諾號」木星探測器究竟強在哪裡?
    但7月4日這天,當「朱諾號」(Juno)飛船成功進入繞木星的預定軌道時,該探測器首席研究員斯科特·博爾頓(Scott Bolton)宣布,「我們剛剛完成了美國宇航局有史以來最艱難的一項任務。」 真要把美國宇航局的壯舉排出高下來,那是不可能的。但博爾頓的說法並不誇張。將朱諾號導入木星軌道是一場11億美元的豪賭。
  • 朱諾號解決了木星閃電之謎
    這是一張木星北半球閃電分布的藝術圖,其中融合了朱諾號的圖像數據。
  • NASA的「朱諾號」在木星上發現瞬態發光事件
    NASA的「朱諾號」在木星上發現瞬態發光事件 當1979年,NASA的旅行者1號飛躍木星的時候,發現木星的大氣中充滿了風暴,要知道,閃電總是伴隨著風暴發生,所以從那時起,科學家們就懷疑,木星上存在著閃電現象,只不過遺憾的是,一直都沒有直接觀測證據。
  • 朱諾號:木星內部有什麼?
    #宇宙生活指南#上期講到朱諾號發現了木星炫目的南北極氣旋《自然》雜誌:朱諾號發現木星炫目的南北極氣旋),但其實,朱諾號揭開的木星秘密還遠不止如此。朱諾號的重力場J3、J5、J7和J9項數據的進行的進一步計算顯示:雖然這些深淺條帶看起來似乎是「漂浮」在木星表面上的薄薄一圈,但它們實際上非常深,像一條條的管道一樣深深埋進木星大氣層中,條帶之間的急流最深可能深達雲層(我們把木星大氣壓1 bar處定義為雲層頂部)之下近3000 km。
  • 美國宇航局發布3張木星最新照片:木星雲層中發現有霾?
    日前,由3位業餘天文愛好者製作的木星最新照片,被發布在美國宇航局官方網站上,這些照片首次展示了木星雲層中霾的存在,對於科學家來說,這些霾來源於何處,形成原因是什麼,目前仍然是一個謎。經過GeraldEichstdt處理的這張照片中,垂直於照片中心的方向上,可以清晰看到一條明亮的條紋,美國宇航局的科學家說,這個條紋實際上跟地球大氣中的霾的成分差不多,主要由木星雲層中漂浮的顆粒物組成,但是木星大氣中為何會有這些顆粒物,科學家目前尚不清楚。第二張最新發布的照片由業餘天文學家Kevin M.
  • 木星激波!「朱諾號」宇宙飛船捕獲了木星雲層上的「巨型海豚」
    美國國家航空航天局(NASA)的朱諾號(Juno)探測器在木星上發現了一些形狀奇怪的雲層後,發現了「太陽系中最大的海豚」。美國宇航局朱諾號宇宙飛船捕捉到木星雲層上的「巨型海豚」。雖然大多數海豚大約8英尺長,但這隻出現在木星雲層中的海豚卻有幾千公裡長。這艘飛船並沒有發現這隻「海豚」,但是當朱諾號完成了一次驚人的近距離飛越木星時,業餘天文學家看到了它。據美國宇航局稱,這些照片是由公民科學家布萊恩·斯威夫特和肖恩·多蘭整理的,他們正在瀏覽朱諾的檔案。