NASA公布朱諾號任務的最新成果:挑戰了科學家此前對木星的理解

在抵達木星后,美國宇航局(NASA)的朱諾任務已經開始提供服務–迫使科學家們重新評估他們認為自己對這顆行星的了解。發表在《科學》雜誌上的朱諾號的首批發現表明,木星的許多方面都打破了人們的預期–包括它的磁場強度、它的核心形狀、氨氣的分佈和它兩極的天氣。這無疑使成為木星科學家的一個令人興奮的時刻。

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朱諾號於2016年7月抵達木星,並開始了漫長的、循環的第一條軌道,在8月27日飛回木星進行第一次科學特寫(perijove)之前,它被帶離了木星。新的研究正是基於這次短暫的飛越。儘管朱諾號的引擎和航天器軟件最初存在問題,但該任務已經進入了每隔53.5天進行一次近距離飛越的常規模式–第六次這樣的飛越發生在5月19日,第七次在7月11日。

朱諾號的主要優勢之一是它能夠透過雲層的籠罩來研究下面的氣體,例如形成雲層的物質氨。氨的流動有助於形成木星的獨特特徵。人們預計這些氣體會在最頂層的雲層下面得到很好的混合。研究人員發現,氨的濃度比預期的要低得多。

耐人尋味的是,大部分的氨都集中在赤道上,由於某種強大的上升力量,從木星的深處上升到雲頂上。科學家們將此比作地球上的哈德里環流圈(Hadley Cell)。

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科學家知道木星赤道上的氨氣增強已經有一段時間了,但是他們從來不知道這個“柱子”有多深。然而,這只是木星上的一個位置,基於地球的紅外觀測表明,木星赤道周圍其他地方的羽流可能沒有這麼強,而是可能是零星的。只有通過更多的飛越,科學家才能開始了解木星熱帶地區的奇怪動態。

朱諾號獲得這批數據顯示,科學家此前在木星表面看到的帶狀結構實際上只是“冰山一角”–木星的帶狀結構一直延伸到350公里。這比通常認為的木星上部幾十公里的”天氣層”要深得多。更重要的是,這種結構並不是都是一樣的–它隨着深度的變化而變化,表明有一個大型的、複雜的循環模式。

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重力和磁場

朱諾號還可以通過監測木星內部引力場對航天器軌道的細微調整,更深入地探測這個星球。最終,這些將被用來評估木星的核心,儘管這不可能從一個單一的周邊通道中完成。大多數科學家認為,這顆行星有一個密集的核心,由大約10個地球質量的重元素組成,佔據了半徑的一小部分。但是新的測量結果與之前的任何模型都不一致–可能暗示了一個”蓬鬆”的核心分散在木星半徑的一半範圍內。

事實上,木星的內部似乎並不均勻。科學家們已經花了數年時間,根據從很遠的地方獲得的稀疏數據來開發木星的內部模型–朱諾號現在正在對這些模型進行極端的測試,因為它飛得如此之近。

木星擁有太陽系中最強烈的行星磁場,造成了太陽風被減緩的堆積現象(被稱為弓形衝擊)。6月24日,朱諾號首次通過這一區域並進入木星磁層。在它最接近的時候,木星的磁場強度是任何模型預測的兩倍,而且更不規則。

這很重要,因為它表明磁場可能是在比預期更淺的深度產生的,在被認為存在於非常高的壓力下的“金屬氫”層之上。如果得到證實,這對所有巨行星的磁場研究都有實質性的影響。

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兩極的混亂

在土星上,這種有組織的帶狀結構一直持續到兩極,其中一個噴流呈現出奇怪的六邊形波浪圖案,環繞着一個類似颶風的極地旋風。但是木星的兩極是不同的。噴流的有組織結構已經消失了。沒有證據表明有六邊形或類似的東西。我們看到的不是一個旋風,而是許多旋風,被一大堆混亂和動蕩的特徵所包圍。

由於能夠看到小至50公里的結構,朱諾號的相機已經發現了許多明亮的氣旋,它們的外觀各不相同–有些看起來很尖銳,有些有清晰的螺旋,有些是蓬鬆的、瀰漫的,最大的直徑約為1400公里。這與倫敦和馬略卡島之間的距離差不多。

像朱諾號這樣的任務,進入了以前從未有機器人航天器探測過的區域,旨在對模型進行極端的測試。如果它們被打破了,那麼尋找失蹤的“拼圖碎片”將為木衛二系統的物理學提供更深層次的見解。所有這些驚喜都是來自於第一次的近距離接觸,科學家相信還有很多啟示會出現。

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