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木星大红斑发现水的迹象从水量可知木星如何形成

时间:2018-10-05 21:50:45  来源:本站  作者:

  近日,美国科学家借助望远镜等设施,对木星的标志性风暴——大红斑进行观测,在大红斑深处发现了水的化学特征。为了对这些结果进行佐证,该团队使用了NASA“朱诺号”探测器提供的数据。木星上有多少水呢?研究人员表示,需要更多观察才能找到答案。“朱诺号”任务科学家则称:“木星的水量情况将告诉我们很多关于木星如何形成的信息。”

  1972年3月2日发射的“先驱者10号”,是人类最先派到木星附近考察的使者。它携带十多种仪器,能执行多项观测任务。“先驱者10号”经过1年9个月的艰难跋涉,穿过危险的小行星带,越过木星周围的强辐射区,在1973年12月3日与木星相会。它飞临木星时,沿木星赤道平面从木星右侧绕过,在距木星13万千米的地方穿过木星云层,拍摄了第一张木星照片。

  随后的“先驱者11号”经过1年8个月的漫长路程,于1974年12月5日到达木星附近,从木星左侧4.2千米的地方飞过木星北极上空。它掠过木星云层时,拍摄了300多张木星彩色照片,同时进行了各项科学考察。

  “伽利略”由轨道器和子探测器组成。1995年7月13日,“伽利略”的子探测器与轨道器分离,同年12月8日以每小时17万公里的速度进入木星大气层。在木星大气层中飞行考察的75分钟里,它向运行在20万公里高的轨道器发回了探测数据,然后再由轨道器把数据发回地球。这是人类首次对木星大气进行原位测量。

  从“先驱者10号”到“伽利略号”,人类对木星的探索一直都是浮光掠影。目前,我们对木星的了解,仅局限于这是一颗拥有厚度1万千米,超过地球大气层10倍的行星。木星大气成分主要是氢和氦,还有氨、甲烷等。由于木星的表面温度在-140℃左右,所以尽管氢气和氦气不会因寒冷而液化,但氨和水分却都冻结成颗粒状,这就构成了木星的厚厚云层。木星的表面除了条纹之外,还可看到呈卵圆形的“大红斑”,大小、颜色和位置在不断变化。

  大红斑是木星表面最著名的特征性标志,它其实是一团激烈的沿逆时针方向运动的下沉气流,也就是一个巨大风暴,但它的规模无论是地球上还是地球附近都绝不可能见到,其长约25000千米,上下12000千米,可以鲸吞整个地球。迄今为止,这个大风暴已经“刮”了至少200年到350年,但却完全没有停歇过。科学家一直不清楚为什么大红斑能够如此持久地存在,以及它的“根”究竟在哪里。

  团队科学家分析探测器的观测结果发现,这个木星巨型风暴其实从木星表面下探极深:木星表面的气体进行着旋转,形成了温度极高的大漩涡,导致了木星大红斑的出现,而该漩涡向木星内部“植入”极深,深度可达349千米,是地球海洋深度的50倍至100倍——以我们地球上的太平洋为例,平均深度为4000多米。

  同时,研究人员还在大红斑中发现了水的迹象。通过观察3个不同云层的证据,其中最深云层的压强为5到7巴(bar,公制压力单位)。木星的高度以巴来计算,因为它没有与地球相似的可以用来测量高度的固体表面。在约5到7巴或160千米深处,科学家相信那里的气温已达到水的冰点。

  “旅行者1号”发回的数据显示,与木星闪电有关的无线电信号与地球闪电产生的无线电信号在细节上存在差异。但NASA“朱诺号”木星探测飞船任务小组的科学家发现,木星闪电实际上是地球闪电的翻版,虽然两种闪电处于相反的极地。

  “朱诺号”飞船高度灵敏的仪器组合中,有一件是微波辐射探测仪(MWR),可以记录频谱范围很广的木星无线电信号。“朱诺号”在最初8次飞越时收集的数据,检测到了377次闪电放电,频率与地球的闪电相同。

  这是因为,木星绕太阳运行的轨道比地球远5倍,因此接收的阳光比地球少25倍。虽然木星大气层的热量大多数来自木星本身的热量,但这不能说太阳辐射没有用。太阳辐射确实提供了热量,对木星赤道的加热作用大于对两极的加热,这与地球类似。

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