朱諾的新結(jié)果表明,木星大氣中發(fā)生的猛烈雷暴可能形成富含氨的冰雹或“蘑菇球”,這在行星的大氣動(dòng)力學(xué)中起關(guān)鍵作用。該理論是由Juno團(tuán)隊(duì)使用Juno微波輻射計(jì)的數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)的,在Lagrange實(shí)驗(yàn)室(CNRS /蔚藍(lán)海岸觀測(cè)站/蔚藍(lán)海岸大學(xué))的研究員領(lǐng)導(dǎo)的兩份出版物中得到了描述,并得到了CNES的支持。 。該理論揭示了木星氣象學(xué)的一些令人困惑的方面,并且對(duì)整個(gè)巨型行星大氣的工作方式產(chǎn)生了影響。在有關(guān)《自然》和《JGR行星》雜志上發(fā)表的三篇文章中,介紹了這項(xiàng)研究成果和相關(guān)發(fā)現(xiàn)。
水是行星氣象學(xué)中的關(guān)鍵物質(zhì),據(jù)信在其形成過(guò)程中起著關(guān)鍵作用。陸地風(fēng)暴是由水動(dòng)力學(xué)驅(qū)動(dòng)的,產(chǎn)生雷暴,據(jù)認(rèn)為是與多相水(固態(tài),液態(tài)和氣態(tài))共存的地區(qū)有關(guān)。就像在地球上一樣,木星的水由于雷暴而四處移動(dòng)。這些被認(rèn)為是在地球深層大氣層中形成的,該深層大氣層位于可見(jiàn)云以下約50公里處,那里的溫度接近0攝氏度。當(dāng)這些風(fēng)暴足夠強(qiáng)大時(shí),它們會(huì)將水冰的晶體帶到高層大氣中。
在第一篇文章中,來(lái)自美國(guó)和拉格朗日實(shí)驗(yàn)室的研究人員建議,當(dāng)這些晶體與氣態(tài)氨相互作用時(shí),氨起到防凍劑的作用,將冰變成液體。在木星上和地球上一樣,2/3的水和1/3的氨氣的混合物將保持液態(tài)直至溫度降至-100攝氏度。被放到木星大氣中的冰晶被氨氣融化,形成一種水-氨液體,并成為異國(guó)情調(diào)的冰雹的種子,被研究人員稱(chēng)為“蘑菇丸”。然后,較重的蘑菇球會(huì)掉入大氣中,直到到達(dá)蒸發(fā)點(diǎn)為止。這種機(jī)制將氨和水向下拖動(dòng)到地球大氣的深層。
朱諾(Juno)的測(cè)量發(fā)現(xiàn),盡管木星赤道附近的氨含量很高,但氨的含量變化很大,通常會(huì)在其他地方消耗很深的壓力。在朱諾之前,科學(xué)家們看到了證據(jù),證明木星大氣的一部分被氨消耗到相對(duì)淺的深度,但這從未得到解釋。為了解釋朱諾發(fā)現(xiàn)的大部分木星中氨的深部變異性,研究人員開(kāi)發(fā)了一種大氣混合模型,該模型在第二篇文章中進(jìn)行了介紹。在這里,他們表明雷暴的存在和水氨蘑菇的形成使深層的氨氣干dry,并解釋了朱諾觀測(cè)到的緯度變化。
在第三篇文章中,研究人員報(bào)告了朱諾的其中一部相機(jī)對(duì)木星閃電的觀察。小閃光在云頂上顯示為亮點(diǎn),大小與它們?cè)谀拘谴髿庵械纳疃瘸烧?。與以前的任務(wù)僅從深處觀察到閃電不同,Juno靠近地球使它能夠探測(cè)到較小,較淺的閃電。這些閃光來(lái)自溫度低于-66攝氏度且僅液態(tài)狀態(tài)下找不到水的區(qū)域。然而,液體的存在被認(rèn)為對(duì)于閃電的產(chǎn)生過(guò)程至關(guān)重要。朱諾在液氨 - 水的高度發(fā)現(xiàn)“淺閃電”風(fēng)暴 可以創(chuàng)造的是觀察性支持,即蘑菇狀機(jī)制確實(shí)可能在木星的大氣層中起作用。
了解木星和其他尚未探索的巨型行星(如天王星和海王星)的氣象學(xué),應(yīng)該使我們能夠更好地理解我們太陽(yáng)系之外的氣體巨系外行星的行為。