NASA朱諾號(hào)探測(cè)器揭示,木星的大氣風(fēng)暴深入到行星內(nèi)部

美國(guó)宇航局(NASA)的朱諾號(hào)探測(cè)器收集的重力數(shù)據(jù)顯示,木星的大氣風(fēng)暴以柱狀的方式深入到行星內(nèi)部,與其自轉(zhuǎn)軸平行。這項(xiàng)研究的論文近日發(fā)表在《自然·天文學(xué)》雜志上。

NASA朱諾號(hào)探測(cè)器揭示,木星的大氣風(fēng)暴深入到行星內(nèi)部

了解木星的大氣

木星的大氣翻滾不息,一直是天文學(xué)家和行星科學(xué)家的研究熱點(diǎn),而自2016年進(jìn)入軌道以來(lái),朱諾號(hào)探測(cè)器就一直在近距離觀察這一奇觀。在迄今為止的55次靠近飛越中,一套科學(xué)儀器透過(guò)木星的亂云層,揭開(kāi)了這個(gè)氣態(tài)巨行星的內(nèi)部運(yùn)作機(jī)制。

利用無(wú)線電科學(xué)探測(cè)木星的內(nèi)部

朱諾號(hào)探測(cè)器了解行星內(nèi)部的一種方法是利用無(wú)線電科學(xué)??茖W(xué)家們利用NASA的深空網(wǎng)絡(luò)天線,跟蹤朱諾號(hào)探測(cè)器的無(wú)線電信號(hào),當(dāng)它以每小時(shí)近13萬(wàn)英里(20.9萬(wàn)公里)的速度飛越木星時(shí),測(cè)量其速度的微小變化——小到每秒0.01毫米。這些變化是由行星的重力場(chǎng)的變化引起的,通過(guò)測(cè)量它們,朱諾號(hào)探測(cè)器可以實(shí)際上看到木星的大氣層。

這樣的測(cè)量已經(jīng)導(dǎo)致了許多發(fā)現(xiàn),包括木星深處存在一個(gè)稀薄的核心,以及行星的帶狀區(qū)域和帶狀結(jié)構(gòu)的深度,它們從云層頂部向下延伸約1860英里(3000公里)。

NASA朱諾號(hào)探測(cè)器揭示,木星的大氣風(fēng)暴深入到行星內(nèi)部

先進(jìn)的數(shù)學(xué)技術(shù)

為了確定風(fēng)暴的位置和柱狀特征,研究的作者應(yīng)用了一種數(shù)學(xué)技術(shù),該技術(shù)可以對(duì)地球等巖石行星的重力變化和表面高程進(jìn)行建模。在木星,這種技術(shù)可以用來(lái)精確地繪制深處的風(fēng)。使用朱諾號(hào)探測(cè)器的高精度數(shù)據(jù),作者們能夠在之前使用NASA的開(kāi)創(chuàng)性的木星探測(cè)器旅行者號(hào)和伽利略號(hào)的數(shù)據(jù)創(chuàng)建的模型的基礎(chǔ)上,將分辨率提高了四倍。

“我們應(yīng)用了一種針對(duì)地球行星稀疏數(shù)據(jù)集的約束技術(shù)來(lái)處理朱諾號(hào)探測(cè)器的數(shù)據(jù),”來(lái)自美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的朱諾號(hào)探測(cè)器科學(xué)家、重力科學(xué)研究的負(fù)責(zé)人瑞安·帕克(Ryan Park)說(shuō)?!斑@是第一次將這種技術(shù)應(yīng)用于外行星?!?/p>

重力場(chǎng)的測(cè)量結(jié)果與二十年前的一個(gè)模型相吻合,該模型確定了木星強(qiáng)大的東西向帶狀風(fēng)暴從白色和紅色的云層帶狀區(qū)域和帶狀結(jié)構(gòu)向內(nèi)延伸。但是,測(cè)量結(jié)果還揭示了,這些帶狀風(fēng)暴并不是像輻射球體一樣向各個(gè)方向延伸,而是向內(nèi)延伸,呈柱狀,并沿著木星的自轉(zhuǎn)軸的方向。木星深處的大氣風(fēng)暴的結(jié)構(gòu)自上世紀(jì)70年代以來(lái)一直存在爭(zhēng)議,而朱諾號(hào)探測(cè)器現(xiàn)在已經(jīng)解決了這一爭(zhēng)議。

“朱諾號(hào)探測(cè)器測(cè)量的40個(gè)重力系數(shù)都與我們之前的計(jì)算相符,如果風(fēng)暴在柱狀區(qū)域向內(nèi)延伸,我們預(yù)期重力場(chǎng)會(huì)是什么樣子,”研究的主要作者、以色列魏茨曼科學(xué)研究所的約?!たㄋ蛊ぃ╕ohai Kaspi)說(shuō),他也是朱諾號(hào)探測(cè)器的聯(lián)合研究員?!爱?dāng)我們意識(shí)到所有的40個(gè)數(shù)字都完全符合我們的計(jì)算時(shí),感覺(jué)就像中了彩票。”

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貢獻(xiàn)和未來(lái)的期待

來(lái)自魯汶天主教大學(xué)、比利時(shí)皇家天文臺(tái)、布魯塞爾自由大學(xué)、安特衛(wèi)普大學(xué)和列日大學(xué)的天體物理學(xué)家在處理和分析朱諾號(hào)探測(cè)器的數(shù)據(jù)方面具有重要的專業(yè)知識(shí),他們?cè)趯?shí)施這些重點(diǎn)產(chǎn)品發(fā)布方面發(fā)揮了重要作用。他們的努力得到了歐洲空間局和比利時(shí)科學(xué)政策辦公室的支持。

原創(chuàng)文章,作者:NASA,如若轉(zhuǎn)載,請(qǐng)注明出處:http://m.2079x.cn/article/595281.html

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