木星,從來都不是一個平靜的世界。在它的表面,太陽系最狂野的風暴不斷肆虐,最暴力的氣旋無與倫比。每一次看到木星的照片,總會有一種窒息感讓人們嘆為觀止……
近些年來,NASA的朱諾號探測器為我們傳回了許多張木星的照片。在朱諾號的照片中,木星的表面就像是一幅幅油畫,有的甚至和梵谷的名作《星空》如出一轍。
我們感慨於木星照片之美,有時候竟然忘了,那些色彩斑斕的條帶,都是太陽系內最恐怖的風暴。
木星紅外照片
幾十億年來,這顆巨大的行星始終被恐怖的風暴所困擾。木星表面的大氣層厚度是地球的數倍,大氣中到處都是翻滾的雲層,包圍著整個行星。
這顆氣體巨星表面的氣候和地球完全不一樣,因此科學家們一直對此非常好奇,想要有更加深入的了解。但由於大氣層過於濃厚,我們始終沒有找到機會。最近3年的時間裡,天文學家利用位於赤道附近的雙子座天文臺(Gemini Observatory)和距離地表540公裡的哈勃太空望遠鏡,拍攝到了木星的一張近紅外照片。這張前所未有的照片不僅讓我們慨然而嘆,也揭開了木星的一層神秘面紗。
我們說過,很多可見光範圍內被遮擋的深層物質,都可以通過發射紅外光穿破重重濃霧。我們曾經利用這個原理拍攝過遙遠的星雲,看到了星雲身後的恆星,如今又用同樣的原理,拍攝到了木星大氣層深處的秘密。
雙子座天文臺在近紅外波段穿破木星雲層,拍攝到了木星內部釋放出來的熱輻射。與此同時,科學家還利用哈勃太空望遠鏡拍攝了正常的木星照片。通過兩張照片的對比,科學家就可以看到木星雲層內外的變化。那些可見光範圍內觀測時比較暗的雲層,在這張紅外波段圖片裡發出明亮的光芒。
大紅斑
在對木星表面風暴的研究中,科學家們不可能錯過最著名的大紅斑。這個肆虐了超過350年的氣旋,從被發現的那一天開始就深深地困惑著歷代科學家。在這一次任務中,天文學家也對划過大紅斑邊緣的一根條帶進行了觀測。這種現象以前就曾經出現過,如今再次現身,科學家們沒有再一次錯過機會,對它進行了拍攝,試圖弄清楚它到底是如何形成的。
在以往朱諾號拍攝的大紅斑照片裡,科學家們經常會看到一些不斷變化、形狀各異的暗斑。「單張照片很難說清這究竟是木星雲層裡的異物還是通往木星深處的洞,」美國家航空航天局(NASA)噴氣推進實驗室的行星科學家格倫-奧頓(Glenn Orton)說,「因此長期以來,它們的本質對人類來說一直是個謎。」
不過,隨著這些對比照片的出現,問題的答案也逐漸浮出水面。當我們把幾張照片作對比的時候,紅外頻段照片裡的弧形發光區域被凸顯出來。如果那些暗斑是濃厚的雲層,那麼這些近紅外光是無法被觀測到的,這說明它們都是大紅斑中的裂縫。&34;加州大學伯克利分校的天文學家Michael Wong說,&34;
上面五張大紅斑的照片中只有右上角是雙子座天文臺利用近紅外波段拍攝到的。不過,五張照片裡大紅斑中的條帶都是完美吻合的,證明觀測無誤。
木星雷電
我們知道,目前木星上空還有人類的探測器——朱諾號在進行著更近距離的探測。當科學家們把朱諾號探測器的探測數據加入到研究內容中來時,情況變得更有趣了。
在飛越木星兩極,對其進行探測的過程中,朱諾號多次探測到了一種叫做天電幹擾(sferics)的現象。這個現象的來源,就是木星表面的雷電天氣造成的。和地球上的雷電相比,木星的雷暴更加狂野,可以從雷雨雲延伸到40英裡以下,是地球的五倍,其威力也是地球最強雷電的3倍。而在朱諾號對此進行檢測的同時,科學家也會將哈勃望遠鏡和雙子座天文臺對準木星,同步進行觀測。
不僅威力強,木星的雷電現象也非常頻繁。僅僅在前8次飛越中,朱諾號的微波輻射計就探測到了探測到377次木星閃電。有趣的是,這些木星的雷電現象基本都發生在木星兩極,這和地球雷電在赤道附近更頻發的現象恰好相反。
對於這個現象,行星學家們解釋說:這和行星表面的溫度有關,因為雷電更容易發生在溫度較高的區域。對於地球來說,表面的溫度更依賴太陽的輻射,所以赤道溫度比兩極高;但是木星距離太陽較遠,赤道溫度變化極小,反而是兩極更容易升溫,而熱源就在木星內部,所以木星的雷電普遍發生在兩極。
當雙子座天文臺和哈勃合作的照片問世後,科學家們可以更好地對朱諾號獲得的木星雷電天氣進行分析,揭示出閃電形成的雲層結構。&34;美國宇航局的行星科學家艾米·西蒙(Amy Simon)解釋道。
該研究團隊最終得出結論,木星表面的雷電與雲層的三個結構有關:
水構成的深層雲層
溼潤空氣向上湧動造成的巨大塔型對流,這很可能是雷電的源頭
乾燥空氣向下湧動大概造成的清晰區域
奇妙的是,這些區域恰好和所謂的摺疊絲狀區域相吻合。摺疊絲狀區域普遍位於木星兩極附近,因為這裡的雲層被瘋狂摺疊和拉扯而得名。這一次的研究表明,這些區域的對流現象非常劇烈。&34;Wong對我們介紹說。「這些旋渦可能是內部能量的『煙囪』,通過對流將木星內部的能量釋放出來。這種情況並不是在隨處都有發生,但這些氣旋的很可能在某些方面促成了對流。」
結尾
木星的風暴從遠處看給我們帶來視覺之美,深入研究又會帶來恐怖的窒息感。
木星以其無與倫比的體積給我們以深深的敬畏,又以龐大的身軀維護著地球生物的安全。對於我們來說,木星表面波雲詭譎的大氣和狂風肆虐的氣候都有著許多未解之謎,吸引著我們去研究。
人類已經在宇宙中發現了大量的系外行星,其中很多都是和木星一樣的氣體巨星。唯有了解木星,才能了解所有這些行星,才能進一步了解這個宇宙。
根據NASA的計劃,朱諾號探測器將在明年7月完成使命,墜入木星大氣層。屆時,人類還會有新的探測器前往木星去探索,也期待中國的木星探測器能夠早日提上議事日程,一起加入到木星的探索行列中來。