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Mar. 30 2018

朱諾號太空船傳回木星最新影像,驚見巨大氣旋群聚!

  • 朱諾號太空船傳回木星最新影像,驚見巨大氣旋群聚!

    朱諾號太空船傳回木星最新影像,驚見巨大氣旋群聚!

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在太陽系最大行星的表面之下,究竟有哪些翻攪不停的祕密?就讓朱諾號太空船來告訴你!

美國航太總署(NASA)朱諾號(Juno)太空船所拍攝的紅外線拼接影像顯示,木星南極有彼此互繞的巨大氣旋存在!
COURTESY OF NASA, SWRI, JPL, ASI, INAF, IAPS

木星的絕大部分表面,覆蓋著紅白相間的細緻條紋和斑點。但現在科學家近距離觀察的結果顯示,木星兩極竟然呈現深藍色澤,還有為數眾多的氣旋環繞。

來自美國航太總署朱諾號太空船的觀測影像,讓我們首度能清楚窺探這個氣體巨行星的兩極。狂野的旋轉曲線群聚成特殊的幾何圖形,有好幾個風暴環繞著中央的螺旋。這些風暴在北極排列成八角形,在南極則是排列成五角形。

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↑↑↑↑↑太陽系101

從2016年7月開始,朱諾號就一直繞著木星運轉,拍攝了許多木星的可見光和紅外光影像,讓科學家能夠測量這些狂暴氣旋的大小和溫度,大部分氣旋的寬度至少有美國那麼寬。

「這些風暴的中心排列成多角形的樣子,」義大利天文物理及太空行星科學研究所(Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali)的阿貝多.阿德里安尼(Alberto Adriani)如此表示,他在3月8日出版的《自然》(Nature)期刊上發表有關木星風暴的研究成果。

這些氣旋非常特別,會在各自的風暴群內漂移或是移動,但卻不會消失(至少從朱諾號開始觀察以來,沒有要消失的跡象),我們從來沒有在太陽系的其他行星上見過這樣群聚成多邊形的結構。在木星隔壁的另一顆氣體巨行星──土星的北極,也有個六角形結構,但這個六角形是由單一風暴所形成的。現在,科學家正試圖瞭解是什麼樣的機制形成並維持木星上的多角形結構。

「我們原本以為會看到土星上那樣的大六角形,或是類似的氣旋結構,」科羅拉多大學波德分校(University of Colorado, Boulder)的弗朗.巴格納爾(Fran Bagenal)說,「結果卻是現在這樣。」

深層狂風

在同期的《自然》期刊上,同時刊登了好幾篇關於木星極區的最新研究。這三篇論文解釋了木星內部的運作模式,也首度解決了長久以來的爭論──木星表面的紋帶究竟只存在於淺層,或是反映了木星內部深層物質翻攪的過程?

「自我出生以來,科學家就一直為此爭擾不休。」加州大學聖塔克魯茲分校(University of California, Santa Cruz)的強納森.福特尼(Jonathan Fortney)說,「在朱諾號造訪木星之前,沒有任何資料能夠回答這個問題。」

木星的直徑比地球寬了11倍,但只要短短的十小時左右就能自轉一圈。正是這種令人難以置信的高速旋轉,賦予了木星代表性雲帶強大的力量,雲帶中的狂風從東或西猛烈吹襲,就像是地球信風的放大版。但其實長久以來,科學家並不曉得這樣的風是往木星內部深處延伸,或只是表面的天氣現象。

朱諾號太空船首度讓科學家能夠一層層剝開木星充滿紋帶的表面,回答這個長久以來的疑惑。當朱諾號繞行木星時,會往地球送回無線電波。地球上的科學家就能測量抵達地球波頻的微小變化,來測繪木星的重力場,收集有關木星內部的重要線索。

刊登在《自然》期刊的其中一篇研究顯示,木星的重力場是不對稱的,這表示木星的南北半球之間,有某種質量不平衡的情形存在。

「將來木星甚至可能變成梨形的,」巴格納爾這麼說,「也許是1000年後或更久,也有可能是在幾十年後──我們不知道會是怎樣的時間尺度。」

第二篇研究認為,木星的狂風是造成南北半球質量不平衡的原因。發表此研究的科學家表示,狂風一定是往木星內部深層延伸,才能移動這麼多的質量。這篇研究和第三篇研究都顯示,木星表面的特徵和大氣紋帶,與至少3000公里深的湍流相關。

旋轉大頭菜

第三項研究還說明,木星內部的巨大壓力將原子擠壓在一起,讓它變成旋轉的固態球體。巴格納爾表示,木星內部的壓力大概是地球大氣壓的1億倍,這就像是在1000隻疊羅漢的大象下方,最底下的大象不但只用單腳站立,而且還穿著細跟高跟鞋。

在如此巨大的壓力下,存在著一層金屬氫,這層金屬氫不停旋轉,產生了木星的磁場。在這層奇特的氫下方深處,包覆著融解的岩石和礦物核心。

這些研究都顯示,木星是顆比我們想像中還要更為複雜的行星,就像是顆洋蔥那樣,只是更多層次?嗯,或許也不是如此。

「可能更像是顆大頭菜,」巴格納爾說。 「而且是顆非常大的大頭菜。」

就像是大頭菜這種特殊的蔬菜,木星有獨立卻又相連的層次,而且越往中心越密集。但當然啦,大頭菜不會像木星那樣每十個小時就自轉一圈,在狂暴迴旋、風起雲湧的表面之下,還有個旋轉的固態核心。

「我們也許應該預料到,木星的結構會比教科書上所說的的還要更為混亂和複雜,」 巴格納爾說,只要能掌握木星的運作模式,就更有機會了解包含土星在內的其他氣體巨行星。

也許是這樣沒錯。

「我們總喜歡把木星當作其他恆星系統巨行星的原型,」她說:「但是,誰知道是否真是如此呢?」

 

撰文:Nadia Drake 

編譯:林宇威

延伸閱讀:木星大紅斑可能再過不久就會消失!發現全新的木星——朱諾號公佈首批成果!

 

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