木星條紋深入

來自 NASA 朱諾號木星探測器的最新科學成果充滿了驚喜

這張合成影像描繪了透過朱諾號的微波輻射計 (MWR) 儀器看到的木星雲層結構,並與頂層(卡西尼成像科學子系統拍攝的行星影像)進行了比較。MWR 可以透過儀器的最大天線看到木星大氣層下數百英里的深度。地表可見的帶狀和條紋在下面的每一層中也以修改後的形式可見。

美國加利福尼亞州帕薩迪納—據 NASA 朱諾號探測器的觀測結果,木星的條紋不僅僅是表面現象,它揭示了關於這顆巨行星的許多新驚喜。

朱諾號於 7 月 抵達木星系統。8 月 27 日,探測器近距離飛掠該行星,朱諾號首席研究員斯科特·博爾頓表示,在此期間,科學團隊本應校準朱諾號的儀器並熟悉木星周圍的強烈環境。但這次遭遇比預期的更有成果。

木星大膽而色彩鮮豔的條紋是雲層,光學光線無法穿透它們以觀察下方的情況。然而,朱諾號攜帶了微波儀器,每種儀器都可以探測不同深度的雲層;這些儀器共同作用,可以有效地像剝洋蔥一樣剝開雲層。基於微波資料的藝術家印象圖揭示了一個引人注目的特徵:一些條紋在雲層深處仍然可見。[照片:NASA 朱諾號木星任務]


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博爾頓在美國天文學會行星科學部 2016 年會議的新聞釋出會上說:“區域和帶狀結構仍然存在於深處。”“因此,無論是什麼使這些顏色,無論是什麼使這些條紋,都仍然存在於木星深處。這對許多科學家來說是一個驚喜。我們不知道這是否只是表面現象。”

博爾頓說,新影像穿透到 表面雲層下方約 200 至 250 英里(350 至 400 公里)的深度。他指出,在雲層頂部看到的條帶與在後續層中看到的條帶並不完全相同,儘管顯然存在很強的相似性。

博爾頓說:“它們正在演變。它們沒有保持不變。”這一發現“暗示了木星大氣層深層的動力學和化學性質。這是我們第一次看到任何巨行星大氣層在其層下方的樣子。因此,我們正在非常基礎的層面上了解大氣動力學。”

另一個令人歎為觀止的結果來自 JunoCam,這是一個用於公共宣傳的可見光相機。該儀器拍攝了木星的晨昏線快照,即夜晚變為白晝的地方。與觀察月球的晨昏線的情況一樣,光線的變化會投下陰影,使觀看者能夠看到許多三維特徵(例如能夠看到月球隕石坑的深度)。

在朱諾號的照片中,科學家們發現了一個上升到主要大氣層上方的氣旋。這場風暴似乎高約 52 英里(85 公里),寬約 4,300 英里(7,000 公里),超過地球寬度的一半。

更多驚喜

研究人員表示,第一次飛掠也表明,科學家們對木星內部正在發生的事情還有很多需要了解。朱諾團隊發現,非常靠近行星時,木星的磁場、極光和引力場(即行星在太空中不同點的重力特徵)都帶來了驚喜。

木星上的極光最初由哈勃太空望遠鏡發現,與地球兩極天空中閃爍的北極光和南極光非常相似。但是朱諾號在 8 月 27 日收集的資料使科學家們對木星極光的模型產生了疑問。

博爾頓在會議上的一次談話中說:“我們在 8 月 27 日測量的極光沒有任何符合預期。”探測器飛越極光,並開啟了多種儀器,但是“我們期望看到的東西沒有在那裡,而我們沒有期望看到的東西卻在那裡。”

博爾頓說:“我們正在整理它。[在極光和理解那個複雜系統方面,]我們肯定有一項發現任務。”

此外,當朱諾號加速飛向木星時,行星磁場的測量結果與行星模型相當吻合。但是,在探測器到達離行星最近點之前的最後幾分鐘,資料與預測結果截然不同,表明磁場比預期的要強得多,博爾頓說。這意味著內部磁場“比人們想象的要複雜得多”,他說。

但是,當然,博爾頓指出,以前從未有探測器如此接近木星,朱諾號任務的目的是收集資料,以檢驗這些模型。

更多驚喜來自木星引力場的初步測量(即行星在太空中不同點的重力強度和方向)。博爾頓說,朱諾團隊成員最初製作的行星內部引力場模型“已經不得不根據這些早期測量結果重新制作場模型”。他說:“內部引力場也隱藏著許多秘密,將幫助我們瞭解木星。”

更多科學成果即將到來

朱諾號繞木星的軌道不是圓形的。相反,探測器會形成一個環路,使其非常靠近行星——在雲層頂部 3,100 英里(5,000 公里)以內——然後遠入太空,然後再環繞回來進行另一次近距離飛掠。木星周圍環繞著一個甜甜圈形狀的強烈輻射環,很容易摧毀大多數電子裝置。朱諾號憑藉其獨特的軌道,進行了一次 穿針引線般的機動,在行星和輻射環之間穿梭。

目前,朱諾號每 53 天繞軌道執行一次。朱諾號原計劃於 10 月 19 日點燃引擎,將其軌道縮短至每 14 天一次。由於發動機閥門出現問題,朱諾號團隊已將發動機點火推遲到問題得到診斷之後。博爾頓說,如果朱諾號保持在 53 天的軌道上,仍然能夠完成其科學任務。

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