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富含氨的冰雹揭示了木星的天气

更新时间:2020-09-12 13:50点击:

  朱诺的新结果表明,木星大气中发生的猛烈雷暴可能形成富含氨的冰雹或“蘑菇球”,这在行星的大气动力学中起关键作用。该理论是由Juno团队使用Juno微波辐射计的数据开发的,在Lagrange实验室(CNRS /蔚蓝海岸观测站/蔚蓝海岸大学)的研究员领导的两份出版物中得到了描述,并得到了CNES的支持。 。该理论揭示了木星气象学的一些令人困惑的方面,并且对整个巨型行星大气的工作方式产生了影响。在有关《自然》和《JGR行星》杂志上发表的三篇文章中,介绍了这项研究成果和相关发现。

富含氨的冰雹揭示了木星的天气

  水是行星气象学中的关键物质,据信在其形成过程中起着关键作用。陆地风暴是由水动力学驱动的,产生雷暴,据认为是与多相水(固态,液态和气态)共存的地区有关。就像在地球上一样,木星的水由于雷暴而四处移动。这些被认为是在地球深层大气层中形成的,该深层大气层位于可见云以下约50公里处,那里的温度接近0摄氏度。当这些风暴足够强大时,它们会将水冰的晶体带到高层大气中。

  在第一篇文章中,来自美国和拉格朗日实验室的研究人员建议,当这些晶体与气态氨相互作用时,氨起到防冻剂的作用,将冰变成液体。在木星上和地球上一样,2/3的水和1/3的氨气的混合物将保持液态直至温度降至-100摄氏度。被放到木星大气中的冰晶被氨气融化,形成一种水-氨液体,并成为异国情调的冰雹的种子,被研究人员称为“蘑菇丸”。然后,较重的蘑菇球会掉入大气中,直到到达蒸发点为止。这种机制将氨和水向下拖动到地球大气的深层。

  朱诺(Juno)的测量发现,尽管木星赤道附近的氨含量很高,但氨的含量变化很大,通常会在其他地方消耗很深的压力。在朱诺之前,科学家们看到了证据,证明木星大气的一部分被氨消耗到相对浅的深度,但这从未得到解释。为了解释朱诺发现的大部分木星中氨的深部变异性,研究人员开发了一种大气混合模型,该模型在第二篇文章中进行了介绍。在这里,他们表明雷暴的存在和水氨蘑菇的形成使深层的氨气干dry,并解释了朱诺观测到的纬度变化。

  在第三篇文章中,研究人员报告了朱诺的其中一部相机对木星闪电的观察。小闪光在云顶上显示为亮点,大小与它们在木星大气中的深度成正比。与以前的任务仅从深处观察到闪电不同,Juno靠近地球使它能够探测到较小,较浅的闪电。这些闪光来自温度低于-66摄氏度且仅液态状态下找不到水的区域。然而,液体的存在被认为对于闪电的产生过程至关重要。朱诺在液氨 - 水的高度发现“浅闪电”风暴 可以创造的是观察性支持,即蘑菇状机制确实可能在木星的大气层中起作用。

  了解木星和其他尚未探索的巨型行星(如天王星和海王星)的气象学,应该使我们能够更好地理解我们太阳系之外的气体巨系外行星的行为。


富含氨的冰雹揭示了木星的天气