【木星“加熱危機”背後有啥祕密[思考]】8月4日,發表在《自然》上的一項新研究http://t.cn/A6IA6j0B 揭示了困擾天文學家數十年的木星“加熱”背後的祕密。英國萊斯特大學、日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)、美國宇航局(NASA)戈達德太空飛行中心、國家訊息通信技術研究所(NICT)和波士頓大學的研究人員合作,揭示了木星大氣加熱機制。

圖:這張照片顯示了熱量是如何被風從極光帶離並加熱整個木星的。來源:J. ODonoghue課題組(JAXA)/NASA

利用來自夏威夷凱克天文台的數據,天文學家繪制出了這顆氣態巨行星高層大氣的迄今為止最詳細的圖譜,首次證實了木星強大的極光是為整個行星提供熱量的原因。

“在萊斯特大學,我們首先開始嘗試繪制木星最高大氣層的全球熱圖。當時,這個信號還不夠亮,不足以顯示木星極地以外的任何東西。”JAXA研究員James O Donoghue說,“利用凱克,我們繪制了非常詳細的溫度圖。我們發現極光內部的溫度開始非常高,而且木星的極光,盡管只占行星面積不到10%,似乎正在加熱整個行星。”

“在我們的太陽系中,每顆巨行星頂端的稀薄大氣層一直是個謎題。在過去的50年里,通過對木星的每一次太空任務,以及地面觀測,我們一直都在測量其赤道溫度,認為它太熱了。但原因我們一直未知,赤道附近存在其他未知的熱源?”萊斯特大學物理與天文學院的Tom Stallard說。

當帶電粒子被行星磁場捕獲時,就會產生極光。這些螺旋沿著磁力線向行星的磁極旋轉,撞擊大氣中的原子和分子,釋放光和能量。在木星上,從木衛一噴出的物質導致了太陽系中最強烈的極光,並在木星的極地地區產生了巨大的熱量。

盡管木星的極光長期以來一直是使木星大氣層升溫的主要原因,但之前的觀測結果直到現在都無法證實或否認這一點。此次,研究人員繪制了5幅不同空間解析度的大氣溫度地圖,其中最高解析度圖顯示了木星經度2度和緯度2度的平均溫度測量值。該團隊搜索了超過10000個獨立的數據點,只繪制了不確定性小於5%的點。

氣態巨行星的大氣模型表明,它們的工作原理就像一個巨大的冰箱,熱能從赤道向極地輸送,並沉積在這些極地地區的低層大氣中。這些新發現表明,快速變化的極光可能會推動能量波對抗這種向木星極地流動,使熱量到達赤道。

觀測結果還顯示,木星亞極光區域有一個局部加熱區域,可以解釋為向赤道傳播的有限熱波,這可以解釋為驅動熱傳遞過程的證據。http://t.cn/A6IA6j01

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