木星的彩色云带被风暴扰乱,与探测到的高浓度氨气有何关联?

木星算得上是太阳系中最特别的天体之一 , 以其标志性的大红斑和云带而著名 , 这是一个美丽多变的巨型气体行星 。科学家们一直在探索该星球复杂的大气动力、以及深层次的运作原理 。然而 , 对于研究人员而言 , 木星的云在很大程度上就像是一种美丽的烦恼 , 让了解这个行星的更深层遭遇了强大的阻碍 , 这个困扰已久的难题 , 终于取得了一些令人感兴趣的进展 。ALMA(阿塔卡马大毫米)使用无线电波研究了木星的大气层 , 发现那些在木星大气层扎根的暴风云 , 正在影响这个星球的白色和彩色的“腰带” , 而它们的流动方式和呈现出的颜色也因此而受到影响 。
木星的彩色云带被风暴扰乱,与探测到的高浓度氨气有何关联?
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木星的高浓度氨气被探测到
在此之前 , 科学家们曾观察过其南赤道带的一些变化 , 并将这样的现象称为“褪色和复活周期” 。简而言之 , 实际上就是木星的云带从棕色变为白色 , 并在它会在下一次风暴爆发后又重新变得暗淡 。而在木星的北温带 , 一直存在着每隔五年就会发生一次的暴风雨爆发 , 从几个月之前收集到的条纹观察结果来看 , 就已经有四条巨大的白色羽状物转变成了橙色 。虽然 , 科学家们这一次并没有观察到云带褪色的现象 , 但并不影响其成为该周期中的另一部分 。
而通过ALMA对木星的观测表明 , 高浓度的氨气会在高能喷发期间产生 , 并且 , 还可以在许多不同波长下进行同步观测 , 通过这些数据的梳理和分析 , 让我们对木星的火山喷发事件有了更详细的了解 。那些被望远镜阵列所捕捉到的无线电波 , 仪器可以在通过典型望远镜可见的云顶下方 , 这是一种特别长的光 , 而那些位于顶部的云层也充满了氨气 。这些化合物丰度的大约40到50公里 , 都被ALMA映射到了木星的大气中 , 而由此产生的地图 , 则准确描绘了位于南赤道带在可见云顶下方的喷发 , 同时 , 火山爆发的根本原因被锁定在了木星大气层中 , 且与地面保持着大约80公里的距离 。
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木星的完美云带被羽流摧毁
在ALMA对木星大气的首次观测中 , 科学家们发现了一个羽状物;而第二个羽状物 , 则是在一周后哈勃所拍摄的照片中发现 , 并且还在南赤道的云带中留下下游干扰 。随后 , 那些上升的羽状物便和木星本身强大的风发生了相互作用 , 因而由原点分别向东、西两个方向延伸云层 , 可见的明亮物体 , 在行星氨冰云上和它们出现的地带上掠过 。与此同时 , 这些对羽流的分析还支持了一个和它们起源有关的理论 , 即:这些氨气羽流都源自于云顶下方大约80公里处的液态水云 , 它们通过水云底部循环的潮湿空气而产生 。
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羽流和风暴如何相互作用
作为气体行星 , 木星的大气自然主要由气体构成 , 而其中占据绝对比例的气体 , 便是氦气和氢气 。正如我们地球的大气层一样 , 木星也包含了具有各自温度梯度特征的大气层次 , 若从低到高来看 , 其大气层次包含了对流层、平流层、增温层和散佚层四个部分 。它的最顶层 , 以及我们肉眼所见的棕色和白色区域则主要被“氨云”所覆盖 , 然后组成了平行于赤道的12道带状云 , 由于它们被强大的带状风分割着 , 这些被交替着的云呈现出了不一样的颜色 。而它的最深处则位于最顶层云层下方80公里左右的地方 , 这是一层呈现出朦胧状态、液态水滴一般的物质存在形式的地方 。而科学家们在带和区域中所观测到的羽状物 , 跟地球雷暴之前形成的积雨云具有很高的相似性 , 木星上的暴风云也经常会伴随闪电的发生 。之所以研究人员会选择射电望远镜探测这些活动的发生 , 是因为无法通过光学观测来看到“氨云”的下面发生了什么 。