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Juno 探測器數據助揭開木星風暴下的秘密

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撰文者:Edward Ho(立場新聞)
發文日期:2018-03-28
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  • 一說起木星,必然會想起其表面漂亮風暴外貌。然而,科學家一直不清楚木星兩極,以及雲層之下蘊藏著甚麼秘密。四份刊於《自然》的研究利用太空探測器 Juno 的數據,嘗試解開木星引力場、大氣流動、內部結構和兩極氣旋。

    受制於軌道和角度問題,過去所有太空探測器或地球上觀察到的木星,都只能清楚看到木星的赤度區域。木星探測器 Juno 與其他探測器不同,自 2016 年 7 月起在橢圓形軌道上圍繞木星運行。透過分析 Juno 在木星雲層下,約 3,000 公里運行時數據,科學家可逐漸了解木星內部秘密。

    研究人員發現木星風暴的深度由風暴最表面向地心量度達 3,000 公里,另外,數據也顯示木星內部雖然是以氫和氦形成,但當中 96% 均是固體狀呈現。除此以外,科學家亦想知道木星上的風暴是否與地球天氣系統相似,還是木星深層對流系統造成。 科學家從 Juno 數據發現,木星風暴氣流的深度足以影響到行星引力場的波紋和不平衡。

    更出乎科學家意料之外的,是木星大氣佔整顆行星的質量。研究人員發現,與地球相比,木星大氣佔整個行星的質量為 1%;地球的只有百萬分之一。天文學家也嘗試利用 Juno 測量木星引力分佈,發現木星 99% 雲層是以氫和氦組成,且帶有甲烷和氨。

    Juno 數據也顯示,越深入行星,氣體密度也會隨之上升。當向行星中心走 10% 位置時,氫氣開始離子化,並使其行為變得與金屬相似。當抵達行星中心 20% 時,氦氣則會凝結成雨點狀。而木星最內部的氣壓則比地球表面高 1,000 萬倍。 

    不只是數據, Juno 亦傳回以可見光和紅外線拍攝的木星兩極圖片。他們發現木星上的氣旋群以多邊形模式存在。在北極有 8 個氣旋圍繞著一個氣旋運行,而南極則有 5 個氣旋環繞一個氣旋運行。

    Juno 探測器至今已花費 11 億美元,以了解木星內部狀況,從而找出木星形成和演化機制。 預料 Juno 將於今年 7 月完成任務。現時 NASA 仍在考慮是否延長探索任務,以找出更多木星資訊。 

    轉載自立場新聞,封面圖片為 Jovian InfraRed Auroral Mapper 拍下組成而成的木星南極圖。(NASA/SWRI/JPL/ASI/INAF/IAPS)


    來源:
    Nature, A deeper look at Jupiter, 7 March 20118

    報告:
    Adriani, A., Mura, A., Orton, G., Hansen, C., Altieri, F., Moriconi, M.L. & et al. (2018). Clusters of cyclones encircling Jupiter’s poles. Nature, 555 , 216-219. DOI: 10.1038/nature25491

    Guillot, T., Miguel, Y., Militzer, B., Hubbard, W.B., Kaspi, Y., Galanti, E. & et al. (2018). A suppression of differential rotation in Jupiter’s deep interior. Nature, 555, 227-230. DOI: 10.1038/nature25775

    Kaspi, Y., Galanti, E., Hubbard, W.B., Stevenson, D.J., Bolton, S.J., Iess, L. & et al. (2018). Jupiter’s atmospheric jet streams extend thousands of kilometres deep. Nature, 555, 223-225. DOI: 10.1038/nature25793

    Iess, L., Folkner, W.M., Durante, D., Parisi, M., Kaspi, Y., Galanti, E., & et al. (2018). Measurement of Jupiter’s asymmetric gravity field. Nature, 555, 220-222. DOI: 10.1038/nature25776
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