外行星大氣遺產計劃!哈勃望遠鏡到底觀測到了什麼?

2020-11-29 騰訊網

今年，木星與地球「面面相覷」。意思就是說地球和木星將在其軌道上與太陽排成一條直線。而這，不僅僅意味著木星將在此時最接近地球——達到約6.7億公裡(4.16億英裡)的距離——而且面向太陽的那部分半球將完全被陽光照亮。

由於木星現在所在的位置，它在夜空中會比一年中的任何時候都要明亮。這也就不奇怪美國國家航空航天局(NASA)和歐洲航天局(ESA)要利用這種有利的對準條件，使用哈勃太空望遠鏡拍攝這顆行星的圖像。4月3日，哈勃已經拍攝了木星的精彩彩色圖像(如上圖所示)，這張照片現在已經發布。

哈勃使用其廣角3號相機(WFC3)，能夠在可見光、紫外和紅外光譜中觀察木星。從這些觀測結果中，哈勃科學團隊的成員製作了一張最終的合成圖像，使其大氣層中的一些特徵——一些直徑只有130公裡的部分——可以被辨認出來。其中包括木星的五顏六色的帶，以及它的大規模反氣旋風暴。

木星大紅斑的圖像，由旅行者1號太空探測器在1979年3月5日飛越時拍攝，並於1998年11月6日重新處理。圖源：NASA/JPL

其中最大的一個——大紅斑——據信自從17世紀首次被觀測到以來就一直在地表肆虐。此外，據估計，其外緣的風速可達120米/秒(430公裡/小時；267英裡/小時)。考慮到它的尺寸——從西到東24000到40,000公裡，從南到北12000到14,000公裡——它的大小足以吞噬整個地球。

天文學家已經注意到，在整個有記錄的歷史中，風暴似乎一直在縮小或擴大。正如哈勃望遠鏡(和地面望遠鏡)拍攝的最新圖像所證實的那樣，風暴仍在繼續縮小。早在2012年，就有人提出大紅斑可能最終會消失，而這一最新證據似乎證實了這一點。

沒有人完全確定風暴為什麼會慢慢坍塌；但多虧了所觀測到的圖像，研究人員對木星大氣層的動力機制有了更好的理解。除了大紅斑，類似但規模較小的反氣旋風暴在更南緯度，也就是Oval BA（通常將它稱為「大白斑」）或「紅斑少年」（也就是「小紅斑」）都是在這張最新的圖像中捕捉到的。

「大白斑」位於被稱為南溫帶的地區，2000年，在三場小型白色風暴相撞後，人們首次注意到了這場風暴。從那時起，這場風暴的規模、強度和顏色都有所增加(變紅了，就像它的「老大哥」一樣)。據目前估計，風速已經達到618公裡/小時(384英裡/小時)，並且已經變得和地球本身一樣大(超過12000公裡，直徑7450英裡)。

2015年1月19日，在外行星大氣層遺產(Opal)計劃期間拍攝的木星圖像。圖源：NASA/ESA/A.Simon(GSFC)/M.Wong(加州大學伯克利分校)/G.Orton(JPL-Caltech)

然後是組成木星表面並賦予其獨特外觀的色帶。這些雲帶本質上是與赤道平行的不同類型的雲，根據其化學成分的不同，它們的顏色也不同。白色波段的氨晶體濃度較高，而深色波段(紅色、橙色和黃色)的濃度較低。

同樣，這些顏色圖案也會受到化合物上升流的影響，這些化合物在暴露於太陽的紫外線下時會變色。這些五顏六色的化合物被稱為發色團，很可能是由硫、磷和碳氫化合物組成的。木星上高達650公裡/小時(約400英裡/小時)的強烈風速也確保了波段的分離。

這些和其他對木星的觀測是外行星大氣遺產(OPAL)計劃的一部分。這個項目致力於確保哈勃在退役前獲得儘可能多的信息——在本世紀30年代或20世紀40年代的某個時候——這個計劃確保每年都有時間專門用於觀察木星和其他氣體巨星。該計劃希望從獲得的圖像中創建出行星科學家可以在哈勃退役後很久才可能研究明白的地圖。

該項目最終將在大範圍的濾光片中觀測太陽系中的所有巨型行星。這項研究不僅有助於科學家研究巨型行星的大氣層，而且還能更好地了解地球大氣層和太陽系外行星的大氣層。該計劃始於2014年，從研究天王星開始，自2015年以來則一直在研究木星和海王星。今年，它將開始觀測土星。

作者: universetoday

FY: 羅導

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