木星内部的红色闪电（奇异的闪电冰雹）

简介：搞不清的棕色气旋带

图解：神秘之处就在此图中，木星极地气旋外围的云是逆时针旋转的，而气旋的中心是顺时针旋转的。这幅图由朱诺卡姆成像仪在木星云层上方约18000英里（28567公里）的高度拍摄。公民科学家杰拉尔德·艾希斯特对图像进行了处理，以增强颜色和对比度。图源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

自2016年7月以来，“朱诺号”木星探测器就一直在收集这颗气态巨行星内部的数据。它最新的一些发现涉及到该行星大气中的“热点”。

25年前，美国宇航局向太阳系最大行星的大气层发射了史上第一个探测器。但是，在“伽利略号”探测器试图降落木星表明时，它传回的信息让人不禁挠头：它所进入的大气层比科学家预期的要更密、更热。“朱诺号”探测器最新的数据表明，这些“热点”比预期的要宽得多，也深得多。12月11日，美国地球物理联盟于秋季会议的线上媒体简报会上，披露了在木星“热点”上的发现，并介绍了木星极地气旋的最新情况。

“巨行星的大气层很深，没有像地球那样的固态或液态基础。”圣安东尼奥西南研究所的“朱诺号”首席研究员斯科特·博尔顿说，“要想深入了解木星内部的当前状态，那就得关注云层之下的世界。 “朱诺号”就是在做这项工作，最近它刚刚完成了对木星的第29次近距离科学观测，揭示了古老奥秘的同时，也提出了新问题——涉及到包括木星在内的所有气态巨行星。”

图解：2017年2月到2020年11月之间某时刻的木星南极气旋。由美国宇航局“朱诺号”探测器搭载的的木星红外极光绘图仪收集。图源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/ASI/INAF/JIRAM

最近，“朱诺号”破解了一个困扰科学家们很久的谜团，其源自于“伽利略号”在1995年12月7日传回的时长57分36秒的数据。通过无线信息传输，科学家们判断其周围是干燥多风时，震惊之余，又得到一个推断：重75磅（34公斤）的探测器降落到了木星大气中一个相对罕见的“热点”——横穿木星北赤道地区局部的大气“沙漠”。但是“朱诺号”配备的微波仪器的结果显示，整个木星北赤道带——在赤道上方环绕木星的宽广的、棕色的气旋带——是极其干燥的。

图解：木星上的高空电风暴。图源：NASA

言下之意，这些热点可能不是孤立的“沙漠”，而是进入木星大气中一个广阔区域的窗口，这个区域可能比其他区域更加炎热干燥。“朱诺号”的高分辨率数据显示，这些木星热点与木星云层的断裂有关，因而我们能一瞥木星的深层大气。同时还说明，这些周围满是云层和活跃风暴的热点，正在助长“朱诺号”最近发现的高空放电现象，该现象又被称为“浅层闪电”。它正是谜团的一部分。在大气层寒冷的上部，当氨与水混合时，就会出现“浅层闪电”。

“在大气层的高处，可以看到浅层闪电，这里的水和氨结合在一起，将对‘朱诺’的微波仪器隐身。这里是一种特殊的，我们称之为‘蘑菇球’的冰雹形成的地方，” “朱诺”的合作研究者，法国尼斯的蔚蓝海岸大学的特里斯坦·吉洛特说，“这些蘑菇球变得很重，掉进大气层，留下一大片氨和水都耗尽的区域。一旦蘑菇球融化蒸发，氨和水就会变回气态，‘朱诺’便又能监测到它们了。”

图解：木星上“浅层闪电”和“蘑菇球”的演化过程。图源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/CNRS

木星天气报告

去年“朱诺”团队报告了木星的南极气旋。当时，“朱诺”搭载的木星红外极光绘图仪捕捉到了一个新气旋的图像，它试图加入围绕南极巨大中心气旋旋转的五个既定气旋。

图解：这些来自美国宇航局“朱诺号”的图像显示了木星“热点”的三种视图——木星云层的断裂口，我们也得以一瞥木星的深层大气。这些照片由朱诺卡姆成像仪在2020年9月16日飞船第29次近距离飞越木星时拍摄。图源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

“第六个气旋，这个群体中的婴儿，似乎正在改变南极的几何结构——从五边形变成六边形。” 博尔顿说，“很可惜，它的尝试失败了；旋风宝宝被踢了出去，逐渐远离，最后消失。”

图解：“朱诺号”探测器本身是个动态工程奇迹，三个巨型叶片从其六棱柱主体向外延伸约66英尺（20米），又由于围绕木星形成了椭圆形轨道，通过旋转即可保持自身稳定。在太阳系之眼上可查看完整的交互式体验。图源：NASA

目前，对于这些巨大的极地涡旋是如何形成的，为什么有些涡旋很稳定，而有一些在不断出生、生长，然后迅速消亡，研究团队尚未达成共识。大气模型的研究工作还在继续，但目前没有一个模型能够完整地解释所有现象。要想弄清环极气旋问题，新的风暴是如何产生、演变的，它是否被接受，都要重点关注，它们能够从整体上解释这类巨行星大气层的性质原理。

更多相关信息

加州理工学院的下属机构，位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室，负责圣安东尼奥西南研究所首席研究员斯科特·博尔顿的“朱诺”任务。“朱诺”是美国宇航局“新疆界计划”的项目之一，该项目由位于阿拉巴马州亨次维的马歇尔航天飞行中心管理，由华盛顿的。丹佛的洛克希德·马丁航天公司建造并运营着这艘航天器。

BY: Tony Greicius

FY:梦里花

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