NASA公布朱诺号任务的最新成果:挑战了科学家此前对木星的理解

在抵达木星后,美国宇航局(NASA)的朱诺号任务已经开始提供服务–迫使科学家们重新评估他们认为自己对这颗行星的了解。发表在《科学》杂志上的朱诺号的首批发现表明,木星的许多方面都打破了人们的预期–包括它的磁场强度、它的核心形状、氨气的分布和它两极的天气。这无疑使成为木星科学家的一个令人兴奋的时刻。

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朱诺号于2016年7月抵达木星,并开始了漫长的、循环的第一条轨道,在8月27日飞回木星进行第一次科学特写(perijove)之前,它被带离了木星。新的研究正是基于这次短暂的飞越。尽管朱诺号的引擎和航天器软件最初存在问题,但该任务已经进入了每隔53.5天进行一次近距离飞越的常规模式–第六次这样的飞越发生在5月19日,第七次在7月11日。

朱诺号的主要优势之一是它能够透过云层的笼罩来研究下面的气体,例如形成云层的物质氨。氨的流动有助于形成木星的独特特征。人们预计这些气体会在最顶层的云层下面得到很好的混合。研究人员发现,氨的浓度比预期的要低得多。

耐人寻味的是,大部分的氨都集中在赤道上,由于某种强大的上升力量,从木星的深处上升到云顶上。科学家们将此比作地球上的哈德里环流圈(Hadley Cell)。

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科学家知道木星赤道上的氨气增强已经有一段时间了,但是他们从来不知道这个“柱子”有多深。然而,这只是木星上的一个位置,基于地球的红外观测表明,木星赤道周围其他地方的羽流可能没有这么强,而是可能是零星的。只有通过更多的飞越,科学家才能开始了解木星热带地区的奇怪动态。

朱诺号获得这批数据显示,科学家此前在木星表面看到的带状结构实际上只是“冰山一角”–木星的带状结构一直延伸到350公里。这比通常认为的木星上部几十公里的”天气层”要深得多。更重要的是,这种结构并不是都是一样的–它随着深度的变化而变化,表明有一个大型的、复杂的循环模式。

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重力和磁场

朱诺号还可以通过监测木星内部引力场对航天器轨道的细微调整,更深入地探测这个星球。最终,这些将被用来评估木星的核心,尽管这不可能从一个单一的周边通道中完成。大多数科学家认为,这颗行星有一个密集的核心,由大约10个地球质量的重元素组成,占据了半径的一小部分。但是新的测量结果与之前的任何模型都不一致–可能暗示了一个”蓬松”的核心分散在木星半径的一半范围内。

事实上,木星的内部似乎并不均匀。科学家们已经花了数年时间,根据从很远的地方获得的稀疏数据来开发木星的内部模型–朱诺号现在正在对这些模型进行极端的测试,因为它飞得如此之近。

木星拥有太阳系中最强烈的行星磁场,造成了太阳风被减缓的堆积现象(被称为弓形冲击)。6月24日,朱诺号首次通过这一区域并进入木星磁层。在它最接近的时候,木星的磁场强度是任何模型预测的两倍,而且更不规则。

这很重要,因为它表明磁场可能是在比预期更浅的深度产生的,在被认为存在于非常高的压力下的“金属氢”层之上。如果得到证实,这对所有巨行星的磁场研究都有实质性的影响。

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两极的混乱

在土星上,这种有组织的带状结构一直持续到两极,其中一个喷流呈现出奇怪的六边形波浪图案,环绕着一个类似飓风的极地旋风。但是木星的两极是不同的。喷流的有组织结构已经消失了。没有证据表明有六边形或类似的东西。我们看到的不是一个旋风,而是许多旋风,被一大堆混乱和动荡的特征所包围。

由于能够看到小至50公里的结构,朱诺号的相机已经发现了许多明亮的气旋,它们的外观各不相同–有些看起来很尖锐,有些有清晰的螺旋,有些是蓬松的、弥漫的,最大的直径约为1400公里。这与伦敦和马略卡岛之间的距离差不多。

像朱诺号这样的任务,进入了以前从未有机器人航天器探测过的区域,旨在对模型进行极端的测试。如果它们被打破了,那么寻找失踪的“拼图碎片”将为木卫二系统的物理学提供更深层次的见解。所有这些惊喜都是来自于第一次的近距离接触,科学家相信还有很多启示会出现。

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