木星的大气带不是一般地厚

【博科园-科学科普（存眷“博科园”看更多）】几个宿世纪以来，天文学家一向在不雅察木星扭转的概况，并对它的外不雅感应敬畏和猜疑。直到1995年，伽利略号探测器达到木星，并起头深切研究其年夜气层时，这个谜团才变得加倍神秘。从那时起天文学家就对它的彩色条纹感应猜疑，并思疑它们是否只是概况现象，或者更深层的现象。

木星色彩斑斓的条纹是连绵数千公里的云带。图片信息及版权：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill

多亏了自2016年7月以来一向绕木星运行的“朱诺号”(Juno)航天器，科学家们此刻更接近于回覆这个问题了。在曩昔的一周里，有三项新的研究颁发在《朱诺数据》上，这些数据显示了木星磁场的新发现，它的内部扭转，以及它的带延长的深度。所有这些发现都在批改科学家对木星年夜气层及其内部层的观点。

这项研究的标题问题是“木星的非对称重力场的测量”，“木星的年夜气喷射流延长数千公里”和“对木星深层内部的差别扭转的按捺”，所有这些都在2018年3月7日颁发在《天然》杂志上。这些研究由罗马萨皮恩扎年夜学的卢西亚诺·伊斯传授和魏茨曼科学研究所的伊莱·加兰蒂传授和维兹曼科学研究所的伊莱·加兰蒂传授带领。

朱诺于2017年12月16日飞越木星的南极。图片信息及版权：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/David Marriott

这项研究是由卡斯皮传授和加兰蒂博士带领的，他们是第二项研究的本家儿要作者，同时也是其他两项研究的合著者。这对佳耦甚至在2011年“朱诺”号发射之前就已经筹办好进行这种阐发，在此时代成立了数学东西来阐发引力场数据，并更好地把握木星的年夜气层及其动力学。这三项研究都是基于朱诺收集的数据，因为它每53天从木星的一个顶点传到另一个海说神聊极，这是一种被称为“perijove”的操作。经由过程每一关探测器利用进步前辈的仪器来不雅察年夜气层的表层之下。此外探测器发射的无线电波被测量，以确定它们是若何被行星的引力场以每一个轨道移动的。

天文学家已经领会了一段时候，木星的喷射流从东到西，从西到东。在这个过程中粉碎了地球上的平均分布。经由过程测量地球重力场的转变(以及由此造当作的质量不服衡)，卡斯皮博士和加兰蒂博士的阐发东西可以或许计较出风暴在地表下的深度和内部动力是什么样的。最主要的是，研究小组但愿发现异常现象，因为地球偏离了一个完美的球体——这是因为它的快速扭转会轻细地挤压它。然而也在寻找其他的异常现象，因为年夜气中存在着壮大的风。

这张来自朱诺的照片，只在可见光下拍摄到了南极。为什么南海说神聊南北极如斯相似，却有分歧数目的气旋，这是一个谜。图片信息及版权：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Betsy Asher Hall/Gervasio Robles

在第一项研究中，Iess博士和他的同事们利用了切确的多普勒追踪的“朱诺号”探测器，对木星的重力谐波进行了测量，这两种方式都是很奇异的。他们所确定的是木星的磁场有南海说神聊的不合错误称性，这表白了年夜气中的内部流动。在第二项研究中，对这种不合错误称性进行了阐发。在卡斯皮博士的研究中，Galanti博士和他们的同事们操纵地球重力场的转变来计较出木星工具射流的深度。经由过程测量这些喷射物若何导致木星重力场的不服衡，甚至侵扰了地球的质量，得出结论它们延长到3000千米(1864英里)的深度。

从这一切中Guillot传授和他的同事们进行了第三次研究，他们利用了之前关于地球引力场和激流的发现，并将成果与室内模子的展望进行了比力。由此他们确定行星的内部扭转几乎就像一个刚体，而分歧的扭转会下降得更远。此外年夜气流动区域扩展到2000公里(1243英里)和3500公里(2175英里)之间，这与从奇异的重力谐波获得的约束是一致的。这个深度也对应于电导率会变得足够年夜，以至于磁阻会按捺微分扭转。

按照他们的发现，研究小组还计较出木星年夜气占总质量的1%。比拟之下地球的年夜气层还不到总质量的百万分之一。不外正如卡斯皮博士在威兹曼研究所(Weizzmann Institute)的新闻稿中所诠释的那样，这半斤八两令人受惊：这比任何人想的都要多，并且比太阳系其他行星所知道的还要多。那根基上是一个质量等于三个地球以每秒几十米的速度活动。总之这些研究为木星的年夜气动力学和内部布局供给了新的线索。今朝，木星焦点的本家儿体仍未解决。但研究人员但愿阐发朱诺的进一步测量成果，以确定木星是否有一个固态核(若是是的话)，以确定它的质量。

这反过来将帮忙天文学家领会太阳系的汗青和形当作。此外Kaspi和Galanti正试牟利用他们开辟的一些不异的方式来描述木星的喷射流来处置其最标记性的特征——木星的年夜红斑。除了确定这场风暴有多深，他们还但愿领会为什么这场风暴持续了这么多宿世纪，以及为什么它近年来显著萎缩。朱诺号的使命估计将在2018年7月完当作。除非有任何的扩展，探测器将在运行了perijove 14之后，对木星的年夜气层进行节制。然而即使在使命竣事后，科学家们仍将阐发其多年来收集的数据。这揭示了太阳系最年夜的行星，也将对揭示太阳系的理解年夜有帮忙。

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参考：Weizmann Institute of Science,Nature,Nature (2),Nature (3),

作者：Matt Williams

内容：经“博科园”鉴定合适今本家儿流科学

来自：Universe Today

编译：中子星

审校：博科园

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