朱諾號解開木星極地氣旋之謎,與地球海洋漩渦具類似機制

作者 | 發布日期 2022 年 01 月 11 日 16:59 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


地球和木星沒有太多共通點,一個是小而美的岩石行星,另一個則是大而湍急的氣態巨行星。但根據朱諾號數據最新分析,科學家驚訝發現位於木星兩極的神秘巨大氣旋,與地球上號稱太空黑洞的海洋漩渦具有類似驅動機制。

大海平靜時很美麗,翻臉時便不認人,比如日本鳴門海峽、義大利墨西拿海峽、加拿大西摩海峽都會定時出現海洋漩渦,大西洋南部海域甚至可能出現直徑超過 150 公里的詭異巨大漩渦,過去研究指出從數學上講,海洋漩渦行為很像太空黑洞,如果進入水中觀看,會看到一條具明顯邊界的通道直直延伸至海底,且沒有任何東西可以進入通道中心。

2016 年,NASA 朱諾號探測器抵達木星並首次發現木星巨大的極地氣旋直徑深達 1,000 公里,科學家們推測這些風暴由對流驅動、較熱的空氣膨脹並上升,然而直到現在仍無法證明木星存在該過程。

▲ 位於木星兩極地區的巨大氣旋結構。(Source:NASA

但隨著朱諾號繞木軌道開始經過極地,帶來當地湍流詳細視圖,加州大學聖地亞哥分校物理海洋學家 Lia Siegelman 發現那些直徑 5,000 公里的巨大氣旋附近,帶有規模較小(100 公里到 1,600 公里不等)的細絲與較小渦流,她意識到這與地球上的海洋渦旋驚人相似。團隊隨後分析一系列紅外波木星北極氣旋圖像,進一步可計算當地風向、風速與雲的運動,區別雲層稀薄區域及被濃霧籠罩住的區域。

分析表明,上升的熱空氣於大氣中傳輸能量,並在雲層成長為大型氣旋時為它們提供能量,我們不曾在其他星球觀察到這種類型的能量轉移,但它類似於瑞立-貝納德對流(Rayleigh–Bénard convection):底層流體被加熱並上升至較冷的上層。

自朱諾號於 2016 年 7 月首次抵達木星時,相機拍下了位於木星兩極的巨大氣旋──北部有 9 個,南部有 6 個,以多角形的形式旋轉,且至今都還存在,科學家不確定它們如何起源、循環了多長時間、為什麼系統似乎很穩定,但現在知道了對流可能是驅動並維持巨大氣旋的原因。

新論文發表在《自然物理學》(Nature Physics)期刊。

(首圖來源:NASA JPL