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科學家揭曉木星極地幾何形狀氣旋風暴形成之謎

http://finance.sina.com   2020年09月13日 19:22   北京新浪網

這張由美國宇航局“朱諾”探測器上的木星紅外極光製圖儀(JIRAM)拍攝的合成圖像顯示了木星北極中心氣旋和環繞它的8個氣旋。這張由美國宇航局“朱諾”探測器上的木星紅外極光製圖儀(JIRAM)拍攝的合成圖像顯示了木星北極中心氣旋和環繞它的8個氣旋。

  新浪科技訊 北京時間9月14日消息,據國外媒體報道,多年以來,木星兩極周圍存在規則幾何形狀的巨大氣旋,科學家對此感到迷惑不解,目前最新研究揭曉了這些巨大氣旋最初是如何形成的。

  2016年,美國宇航局“朱諾號”探測器進入木星軌道之後,發現巨大氣旋在木星兩極以幾何形狀排列,在該行星北極,8個漩渦環繞着一個中心漩渦,而在南極存在6個漩渦。

  研究報告作者、美國加州大學貝克利分校行星科學家李成(音譯)說:“我們吃驚地發現木星極地與其他行星完全不同,我們從未見過這些氣旋排列成規則結構。”

  每個巨大氣旋風暴直徑在4000-7000公里之間,它們分別環繞木星南極和北極,它們在距離木星南北極8700公里的區域圍成一圈,保持幾乎相同的間距。自從朱諾號探測器到達木星軌道以來,這些氣旋和相應的幾何形狀至少持續了4年。

  對於科學家而言,這些氣旋簇如何保持穩定仍是一個謎團,在地球上,氣旋向極地漂移,但在陸地和冷水上空逐漸消散。相比之下,木星既沒有陸地也沒有海洋,這就產生一個問題:爲什麼氣旋沒有簡單地漂移至兩極併發生合併?(例如:土星每個極地各有一個氣旋。)

  李成說:“之前所有的理論都預測巨型行星極地上空的主氣旋對極地區域起到主導作用,就像我們在土星上觀察到的那樣,或者仍然是一片混沌狀態。我們在木星觀測到的狀況意味着之前的理論都是錯誤的,我們需要一些新的理論提供支持。”

  爲了解釋木星氣旋的形成之謎,李成和同事基於朱諾號探測器所觀測的氣旋風暴大小和速度,研發了一個計算機模型,他們關注的是哪些因素可以在不合並的情況下仍保持這些幾何形狀的穩定性。

這張由“朱諾號”飛船於2019年11月拍攝的圖片顯示,木星南極有6個氣旋呈六角形排列。從比例尺上看,美國大陸的輪廓在中央氣旋的上方疊加,而最新氣旋上方疊加着美國德克薩斯州的輪廓。這張由“朱諾號”飛船於2019年11月拍攝的圖片顯示,木星南極有6個氣旋呈六角形排列。從比例尺上看,美國大陸的輪廓在中央氣旋的上方疊加,而最新氣旋上方疊加着美國德克薩斯州的輪廓。

  研究人員發現,這些模型的穩定性部分取決於氣旋進入木星大氣層的深度,但主要取決於每個氣旋周圍的反氣旋環——也就是說,反氣旋環旋轉方向與每個氣旋漩渦方向相反,反氣旋環較少的屏蔽,將導致氣旋合併;反氣旋環較多的屏蔽,將促進氣旋彼此分離。

  目前仍有許多氣旋簇未解之謎亟待揭曉,例如:科學家仍不清楚爲什麼木星漩渦恰好佔據適中的反氣旋屏蔽區,現在我們不知道是什麼因素導致木星氣旋處於這樣有利的位置。

  目前科學家正在研究這些氣旋最初是如何形成的,一種可能是它們在木星兩極附近形成,也就是它們現在所處的位置;另一種是氣旋在其他區域形成,然後遷移至兩極區域。第二種推測的可能性較大。

  這可能是一個更難回答的問題,李成說:“因爲這涉及到漩渦是如何產生的詳細三維模型,還有許多漩渦的參數我們不知道,例如:它們的垂直結構,但我們可以嘗試不同的情況,觀察哪些垂直結構可能會產生我們曾觀測到的風速剖面,這些風速剖面從垂直結構向前移動。”

  科學家將該項研究報告的詳細情況發表在9月7日出版的《美國國家科學院院刊》上。(葉傾城)

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