作為太陽系八大行星中的體積擔(dān)當(dāng)澜薄，木星總是能帶給我們太多的驚喜。這個體積最大而質(zhì)量卻只有太陽千分之一的氣體行星誊锭，我們對他的了解還知之甚少表悬，在已有的科學(xué)研究中，我們知道丧靡，木星主要由氫組成蟆沫，其次為氦，和我們的家園地球不同温治，它沒有實體表面饭庞，且木星上氣態(tài)物質(zhì)的密度隨著深度的變化而不斷變大，我們在從已有天文望遠鏡中看到的木星的樣子通常是大氣中云層的頂端熬荆。
木星看起來非常美麗舟山，這也引發(fā)天文學(xué)家對它的關(guān)注。就在5月7日，美國航空航天局哥達德太空飛行中心（NASA/Goddard Space Flight Center）發(fā)布了一項新的研究結(jié)果累盗，帶我們通過望遠鏡和宇宙飛船聯(lián)手探測來了解木星大氣層深處的神秘世界寒矿。
美國國家宇航局哈勃太空望遠鏡與夏威夷的地面雙子座天文臺望遠鏡，同朱諾號宇宙飛船合作若债，探測了一場太陽系里最強烈的風(fēng)暴符相，而這場風(fēng)暴發(fā)生在5億多英里外的巨型行星，木星上蠢琳。
由加州大學(xué)伯克利分校（the University of California, Berkeley）的邁克爾·王（Michael Wong）領(lǐng)導(dǎo)啊终，美國航空航天局哥達德太空飛行中心的阿米·西蒙（Amy Simon）和加州大學(xué)伯克利分校的艾姆克·德·帕特（Imke de Pater）參與的一個研究小組，正在將哈勃望遠鏡和雙子座天文臺的多波長觀測結(jié)果與朱諾號圍繞木星軌道的特寫照片結(jié)合起來傲须，對這個遙遠世界的動蕩天氣有了新的認識蓝牲。
“我們想知道木星的大氣層是如何工作的，”邁克爾·王說“通過朱諾號泰讽、哈勃望遠鏡和雙子座天文臺望遠鏡的團隊合作例衍，我們發(fā)現(xiàn)了新的、有趣的結(jié)果已卸∫奚”
來自木星的“燈光秀”
與地球上的風(fēng)暴相比，木星的風(fēng)暴持續(xù)時間長咬最、波及范圍廣翎嫡，這場太陽系里最強烈的風(fēng)暴從底部到頂部的雷暴范圍達了40英里，這比地球上的最典型的雷暴范圍高出5倍永乌，同時產(chǎn)生的強大的閃電能量是也是地球上最大的“超級閃電”的3倍
就像地球上的閃電一樣惑申，木星的閃電也像無線電發(fā)射器一樣，在它們掠過天空時發(fā)出無線電波和可見光翅雏。
每隔53天圈驼，朱諾號就會在木星上的各個風(fēng)暴系統(tǒng)上空低奔跑。朱諾號會從這些風(fēng)暴系統(tǒng)中探測到被稱為“sferics”和“whisters”的無線電信號望几，通過這些信號可以用來繪制閃電的地圖绩脆。使用這些信號，即使是在地球的白晝一側(cè)橄抹，或是在其他地方看不到閃電的深云中靴迫，都能有效繪制。
通過哈勃望遠鏡和雙子座望遠鏡楼誓，在每一次發(fā)射的同時玉锌，可以從遠處觀察、捕捉到對朱諾號近距離觀測起到至關(guān)重要的行星的高分辨率全景視圖疟羹。朱諾號的微波輻射檢測器通過探測能穿透厚厚云層的高頻無線電波主守，深入木星大氣層禀倔。來自哈勃和雙子座的數(shù)據(jù)可以告訴我們云層有多廣，而朱諾號可以幫助我們看到云層有多深参淫。
通過將朱諾探測到的閃電映射到哈勃望遠鏡拍攝到的行星光學(xué)圖像和雙子座同時拍攝到的熱紅外圖像上救湖，研究團隊已經(jīng)能夠證明木星上的閃電爆發(fā)與三種云結(jié)構(gòu)的組合有關(guān)：由水構(gòu)成的深云，由濕空氣上升流（基本上是木星雷雨）引起的大型對流層涎才，以及可能由對流層外干燥空氣下降引起的晴朗區(qū)域捎谨。
哈勃數(shù)據(jù)顯示了對流層中厚云的高度以及深水云的深度。雙子座的數(shù)據(jù)清楚地揭示了高層云層中的空隙憔维，在那里可以看到深水云層。
邁克爾·王認為閃電在一種被稱為折疊絲狀區(qū)域的湍流區(qū)域中很常見畏邢，這表明它們中正在發(fā)生濕對流业扒。這些氣旋性的漩渦可能是內(nèi)部能量的通道，有助于通過對流釋放內(nèi)部能量舒萎，這種情況并非無處不在程储。
將閃電與深水云聯(lián)系起來的也為研究人員提供了另一種估算木星大氣中水量的工具，這對于了解木星和其他氣態(tài)和冰態(tài)行星是如何形成的臂寝，以及太陽系作為一個整體是如何形成的具有重要意義章鲤。
雖然從之前的研究中收集到了很多關(guān)于木星的信息，但其中許多細節(jié)咆贬，包括大氣層深處有多少水败徊，內(nèi)部熱量是如何流動的，以及是什么導(dǎo)致了云層中的某些顏色和圖案的產(chǎn)生掏缎，仍然是個謎皱蹦。本次的合作研究綜合結(jié)果提供了對大氣動力學(xué)和三維結(jié)構(gòu)的洞察。
木星上的紅斑像“南瓜燈”一樣
隨著哈勃和雙子座在朱諾號任務(wù)期間更頻繁地觀測木星眷蜈，科學(xué)家們也能夠研究木星上大紅斑那樣的短期變化的特征沪哺。
朱諾號和之前木星觀測到的圖像揭示了大紅斑內(nèi)部的黑暗特征，隨著時間的推移酌儒，這些特征會出現(xiàn)辜妓、消失并改變形狀。從個別圖像上看忌怎，還不清楚這些是否是由云層內(nèi)部某種神秘的深色物質(zhì)造成的籍滴，或者它們是否是云層中的洞，透過這些洞看到下面更深榴啸、更暗的一層异逐。
現(xiàn)在，通過將哈勃望遠鏡的可見光圖像與雙子座在數(shù)小時內(nèi)拍攝的熱紅外圖像進行比較插掂，就有可能回答這個問題灰瞻。在可見光中暗的區(qū)域在紅外線中非常明亮腥例，這表明它們實際上是云層中的空洞。在沒有云層的區(qū)域酝润，木星內(nèi)部以紅外光的形式釋放的熱量燎竖，這些熱量自由地逃逸到太空中，因此在雙子座拍攝的熱紅外圖像中這些紅斑顯得明亮要销，有點像個南瓜燈一樣构回，南瓜燈的眼睛、嘴巴這樣的空洞顏色比其他地方深疏咐∠说В“從雙子座拍到的紅外照片上，你可以看到木星上明亮的紅外光來自無云地區(qū)浑塞，但有云的地方借跪，紅外光很暗∽煤荆”邁克爾·王解釋道掏愁。
用哈勃和雙子座追蹤木星的氣象
哈勃和雙子座為支持朱諾號任務(wù)而對木星進行的常規(guī)成像任務(wù)也證明了它們在許多其他天氣現(xiàn)象的研究中的價值，包括風(fēng)暴模式的變化卵牍、大氣波的特征以及大氣中各種氣體的循環(huán)果港。
哈勃和雙子座可以作為一個整體監(jiān)測系統(tǒng)來觀測木星，提供多個波長的實時基礎(chǔ)地圖糊昙，以供為朱諾號的進一步測量做參考辛掠，就像地球觀測衛(wèi)星為氣象衛(wèi)星提供背景一樣。
阿米·西蒙解釋說：“正是因為我們通過哈勃释牺、通過雙子座公浪、通過朱諾號合作研究獲得了這些高分辨率的圖像，所以我們對木星的天氣有了更多的了解船侧。這相當(dāng)于組成了一顆木星上的氣象衛(wèi)星欠气，我們終于可以開始研究木星的天氣周期了【盗茫”
“更加重要的是预柒，我們成功地收集了哈勃、雙子座和朱諾號觀測到的龐大數(shù)據(jù)集袁梗。數(shù)據(jù)集的應(yīng)用如此之多宜鸯，我們也希望今后更多的天文學(xué)家通過借助這些數(shù)據(jù)來幫助我們認識木星，認識太陽系遮怜。
哈勃太空望遠鏡是美國航天局和歐洲航天局的國際合作項目淋袖。位于馬里蘭州的美國航空航天局哥達德太空飛行中心負責(zé)管理這臺望遠鏡。巴爾的摩太空望遠鏡科學(xué)研究所（STScI）負責(zé)哈勃的科學(xué)操作锯梁。STScI由華盛頓特區(qū)的天文學(xué)研究大學(xué)協(xié)會（AURA）為美國宇航局運營即碗。AURA為國際雙子座伙伴關(guān)系運營雙子座天文臺焰情，包括美國、加拿大剥懒、智利内舟、阿根廷、巴西和大韓民國初橘。美國宇航局位于加利福尼亞州帕薩迪納的噴氣推進實驗室負責(zé)管理德克薩斯州圣安東尼奧西南研究所的朱諾任務(wù)验游。朱諾是美國宇航局新邊疆計劃的一部分，該計劃由位于阿拉巴馬州亨茨維爾的美國宇航局馬歇爾航天飛行中心為美國宇航局科學(xué)任務(wù)局管理保檐。
參考文獻
1.Michael H. Wong, Amy A. Simon, Joshua W. Tollefson, Imke de Pater, Megan N. Barnett, Andrew I. Hsu, Andrew W. Stephens, Glenn S. Orton, Scott W. Fleming, Charles Goullaud, William Januszewski, Anthony Roman, Gordon L. Bjoraker, Sushil K. Atreya, Alberto Adriani, Leigh N. Fletcher. High-resolution UV/Optical/IR Imaging of Jupiter in 2016–2019. The Astrophysical Journal Supplement Series, 2020; 247 (2): 58 DOI: 10.3847/1538-4365/ab775f
