'木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”'

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木星的氨冰雲下發生了什麼事。雖然哈勃太空望遠鏡能夠拍攝出木星不斷變化的彩色帶和爆發的巨大風暴(如大紅斑)的精美圖像,但它無法窺視其漩渦狀氨冰雲的下方,以瞭解是什麼導致了這種紊流。

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木星的氨冰雲下發生了什麼事。雖然哈勃太空望遠鏡能夠拍攝出木星不斷變化的彩色帶和爆發的巨大風暴(如大紅斑)的精美圖像,但它無法窺視其漩渦狀氨冰雲的下方,以瞭解是什麼導致了這種紊流。

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

(上圖說明:用ALMA製作的木星的無線電圖像。亮帶表示高溫,暗帶表示低溫。暗帶對應於木星上的區域,這些區域在可見波長上通常是白色的。亮帶對應棕色。)

信號射電天文學,它探測天體發出的電磁輻射。射電望遠鏡使用比光學望遠鏡所能探測到的更長波長的光,可以收集數據,以產生我們本來無法看到的東西的圖像。以木星為例,天文學家利用智利北部的阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)以及哈勃太空望遠鏡、超大陣列、夏威夷的雙子座、凱克和斯巴魯天文臺以及智利的超大望遠鏡(VLT)的數據來觀察雲層下面發生了什麼?

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木星的氨冰雲下發生了什麼事。雖然哈勃太空望遠鏡能夠拍攝出木星不斷變化的彩色帶和爆發的巨大風暴(如大紅斑)的精美圖像,但它無法窺視其漩渦狀氨冰雲的下方,以瞭解是什麼導致了這種紊流。

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

(上圖說明:用ALMA製作的木星的無線電圖像。亮帶表示高溫,暗帶表示低溫。暗帶對應於木星上的區域,這些區域在可見波長上通常是白色的。亮帶對應棕色。)

信號射電天文學,它探測天體發出的電磁輻射。射電望遠鏡使用比光學望遠鏡所能探測到的更長波長的光,可以收集數據,以產生我們本來無法看到的東西的圖像。以木星為例,天文學家利用智利北部的阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)以及哈勃太空望遠鏡、超大陣列、夏威夷的雙子座、凱克和斯巴魯天文臺以及智利的超大望遠鏡(VLT)的數據來觀察雲層下面發生了什麼?

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

(上圖說明:用ALMA(上圖)和哈勃太空望遠鏡(下圖)繪製的無線電波中的木星平面圖。這兩張照片都能看到南赤道帶的噴發。)

2017年1月火山爆發後,這些望遠鏡收集的數據顯示,巨大的風暴雲正在干擾木星的帶子,甚至改變它們的顏色。在《天文學雜誌》上發表的《第一張ALMA毫米波長圖》中,I.de Pater等人對木星進行了多波長對流研究,記錄到羽狀物從木星南赤道帶漂流,然後與其相互作用。強風,而四個亮點從北赤道帶消失,然後擴大和改變顏色從白色到棕色。對羽流的分析支持了這樣的理論,即它們起源於雲下約80公里,位於一個液態水雲區。

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木星的氨冰雲下發生了什麼事。雖然哈勃太空望遠鏡能夠拍攝出木星不斷變化的彩色帶和爆發的巨大風暴(如大紅斑)的精美圖像,但它無法窺視其漩渦狀氨冰雲的下方,以瞭解是什麼導致了這種紊流。

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

(上圖說明:用ALMA製作的木星的無線電圖像。亮帶表示高溫,暗帶表示低溫。暗帶對應於木星上的區域,這些區域在可見波長上通常是白色的。亮帶對應棕色。)

信號射電天文學,它探測天體發出的電磁輻射。射電望遠鏡使用比光學望遠鏡所能探測到的更長波長的光,可以收集數據,以產生我們本來無法看到的東西的圖像。以木星為例,天文學家利用智利北部的阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)以及哈勃太空望遠鏡、超大陣列、夏威夷的雙子座、凱克和斯巴魯天文臺以及智利的超大望遠鏡(VLT)的數據來觀察雲層下面發生了什麼?

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

(上圖說明:用ALMA(上圖)和哈勃太空望遠鏡(下圖)繪製的無線電波中的木星平面圖。這兩張照片都能看到南赤道帶的噴發。)

2017年1月火山爆發後,這些望遠鏡收集的數據顯示,巨大的風暴雲正在干擾木星的帶子,甚至改變它們的顏色。在《天文學雜誌》上發表的《第一張ALMA毫米波長圖》中,I.de Pater等人對木星進行了多波長對流研究,記錄到羽狀物從木星南赤道帶漂流,然後與其相互作用。強風,而四個亮點從北赤道帶消失,然後擴大和改變顏色從白色到棕色。對羽流的分析支持了這樣的理論,即它們起源於雲下約80公里,位於一個液態水雲區。

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

(上圖說明:美國宇航局/歐空局哈勃太空望遠鏡在這張由哈勃廣域照相機3拍攝於2019年6月27日的新照片中,揭示了木星星雲的複雜、細膩美麗,當時這顆行星距離地球最近的距離為6.44億公里。)

木星的大氣層是什麼樣的?

不太好。氫和氦構成了木星大氣的大部分,還有微量的甲烷、氨、硫化氫和水。光學望遠鏡所能看到的雲是由氨冰構成的,正是這些氨冰形成了地球的棕色地帶和白色地帶。正是在這裡,經常伴隨著閃電的暴風雨,以明亮的羽狀物的形式出現,擾亂了赤道帶,其影響可能持續數月或數年。這些羽流的行為與地球上雷暴之前的積雨雲非常相似。

為什麼木星的射電天文學如此重要?

加州大學伯克利分校(UC Berkeley)天文學榮譽教授艾姆克•德•帕特爾(Imke de Pater)說:“ALMA毫米波長圖使我們能夠繪製出雲下氨氣分佈的三維地圖。”我們的ALMA觀測首次表明,高濃度的氨氣是在高能噴發期間產生的。“在許多不同波長同時進行的觀測組合,使我們能夠詳細地研究火山爆發。這使我們確認了當前的理論,即能量羽是由位於大氣深處的水雲底部的溼對流觸發的。”

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木星的氨冰雲下發生了什麼事。雖然哈勃太空望遠鏡能夠拍攝出木星不斷變化的彩色帶和爆發的巨大風暴(如大紅斑)的精美圖像,但它無法窺視其漩渦狀氨冰雲的下方,以瞭解是什麼導致了這種紊流。

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

(上圖說明:用ALMA製作的木星的無線電圖像。亮帶表示高溫,暗帶表示低溫。暗帶對應於木星上的區域,這些區域在可見波長上通常是白色的。亮帶對應棕色。)

信號射電天文學,它探測天體發出的電磁輻射。射電望遠鏡使用比光學望遠鏡所能探測到的更長波長的光,可以收集數據,以產生我們本來無法看到的東西的圖像。以木星為例,天文學家利用智利北部的阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)以及哈勃太空望遠鏡、超大陣列、夏威夷的雙子座、凱克和斯巴魯天文臺以及智利的超大望遠鏡(VLT)的數據來觀察雲層下面發生了什麼?

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

(上圖說明:用ALMA(上圖)和哈勃太空望遠鏡(下圖)繪製的無線電波中的木星平面圖。這兩張照片都能看到南赤道帶的噴發。)

2017年1月火山爆發後,這些望遠鏡收集的數據顯示,巨大的風暴雲正在干擾木星的帶子,甚至改變它們的顏色。在《天文學雜誌》上發表的《第一張ALMA毫米波長圖》中,I.de Pater等人對木星進行了多波長對流研究,記錄到羽狀物從木星南赤道帶漂流,然後與其相互作用。強風,而四個亮點從北赤道帶消失,然後擴大和改變顏色從白色到棕色。對羽流的分析支持了這樣的理論,即它們起源於雲下約80公里,位於一個液態水雲區。

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

(上圖說明:美國宇航局/歐空局哈勃太空望遠鏡在這張由哈勃廣域照相機3拍攝於2019年6月27日的新照片中,揭示了木星星雲的複雜、細膩美麗,當時這顆行星距離地球最近的距離為6.44億公里。)

木星的大氣層是什麼樣的?

不太好。氫和氦構成了木星大氣的大部分,還有微量的甲烷、氨、硫化氫和水。光學望遠鏡所能看到的雲是由氨冰構成的,正是這些氨冰形成了地球的棕色地帶和白色地帶。正是在這裡,經常伴隨著閃電的暴風雨,以明亮的羽狀物的形式出現,擾亂了赤道帶,其影響可能持續數月或數年。這些羽流的行為與地球上雷暴之前的積雨雲非常相似。

為什麼木星的射電天文學如此重要?

加州大學伯克利分校(UC Berkeley)天文學榮譽教授艾姆克•德•帕特爾(Imke de Pater)說:“ALMA毫米波長圖使我們能夠繪製出雲下氨氣分佈的三維地圖。”我們的ALMA觀測首次表明,高濃度的氨氣是在高能噴發期間產生的。“在許多不同波長同時進行的觀測組合,使我們能夠詳細地研究火山爆發。這使我們確認了當前的理論,即能量羽是由位於大氣深處的水雲底部的溼對流觸發的。”

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

(上圖說明:木星大氣層中"潮溼對流"的圖示顯示,雲層下方約80公里處的羽流上升,其壓力是地球(5bar)的5倍,並上升通過水凝結的區域。)

那麼,2017年1月風暴之後發生了什麼?

新形成的風暴雲衝破了氨冰的上層雲層,達到了對流層頂(大氣中最冷的部分)的高度,在那裡它們擴散開來,就像鐵砧形狀的積雨雲,在地球上產生閃電和雷電。”我們的ALMA觀測是第一次表明,高濃度的氨氣是在高能噴發期間產生的,”de pater說。

觀測結果與“溼對流”理論相一致,該理論指出,在雲頂下約80公里處,氨和水蒸氣的混合物使水凝結成液滴。這個過程釋放出熱量,使雲膨脹並向上發送,在那裡它通過大氣層頂部的氨冰雲破裂。這個過冷的氨雲隨後凍結,形成一個明亮的白色羽流,與木星周圍的彩色帶形成鮮明對比。

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木星的氨冰雲下發生了什麼事。雖然哈勃太空望遠鏡能夠拍攝出木星不斷變化的彩色帶和爆發的巨大風暴(如大紅斑)的精美圖像,但它無法窺視其漩渦狀氨冰雲的下方,以瞭解是什麼導致了這種紊流。

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

(上圖說明:用ALMA製作的木星的無線電圖像。亮帶表示高溫,暗帶表示低溫。暗帶對應於木星上的區域,這些區域在可見波長上通常是白色的。亮帶對應棕色。)

信號射電天文學,它探測天體發出的電磁輻射。射電望遠鏡使用比光學望遠鏡所能探測到的更長波長的光,可以收集數據,以產生我們本來無法看到的東西的圖像。以木星為例,天文學家利用智利北部的阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)以及哈勃太空望遠鏡、超大陣列、夏威夷的雙子座、凱克和斯巴魯天文臺以及智利的超大望遠鏡(VLT)的數據來觀察雲層下面發生了什麼?

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

(上圖說明:用ALMA(上圖)和哈勃太空望遠鏡(下圖)繪製的無線電波中的木星平面圖。這兩張照片都能看到南赤道帶的噴發。)

2017年1月火山爆發後,這些望遠鏡收集的數據顯示,巨大的風暴雲正在干擾木星的帶子,甚至改變它們的顏色。在《天文學雜誌》上發表的《第一張ALMA毫米波長圖》中,I.de Pater等人對木星進行了多波長對流研究,記錄到羽狀物從木星南赤道帶漂流,然後與其相互作用。強風,而四個亮點從北赤道帶消失,然後擴大和改變顏色從白色到棕色。對羽流的分析支持了這樣的理論,即它們起源於雲下約80公里,位於一個液態水雲區。

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

(上圖說明:美國宇航局/歐空局哈勃太空望遠鏡在這張由哈勃廣域照相機3拍攝於2019年6月27日的新照片中,揭示了木星星雲的複雜、細膩美麗,當時這顆行星距離地球最近的距離為6.44億公里。)

木星的大氣層是什麼樣的?

不太好。氫和氦構成了木星大氣的大部分,還有微量的甲烷、氨、硫化氫和水。光學望遠鏡所能看到的雲是由氨冰構成的,正是這些氨冰形成了地球的棕色地帶和白色地帶。正是在這裡,經常伴隨著閃電的暴風雨,以明亮的羽狀物的形式出現,擾亂了赤道帶,其影響可能持續數月或數年。這些羽流的行為與地球上雷暴之前的積雨雲非常相似。

為什麼木星的射電天文學如此重要?

加州大學伯克利分校(UC Berkeley)天文學榮譽教授艾姆克•德•帕特爾(Imke de Pater)說:“ALMA毫米波長圖使我們能夠繪製出雲下氨氣分佈的三維地圖。”我們的ALMA觀測首次表明,高濃度的氨氣是在高能噴發期間產生的。“在許多不同波長同時進行的觀測組合,使我們能夠詳細地研究火山爆發。這使我們確認了當前的理論,即能量羽是由位於大氣深處的水雲底部的溼對流觸發的。”

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

(上圖說明:木星大氣層中"潮溼對流"的圖示顯示,雲層下方約80公里處的羽流上升,其壓力是地球(5bar)的5倍,並上升通過水凝結的區域。)

那麼,2017年1月風暴之後發生了什麼?

新形成的風暴雲衝破了氨冰的上層雲層,達到了對流層頂(大氣中最冷的部分)的高度,在那裡它們擴散開來,就像鐵砧形狀的積雨雲,在地球上產生閃電和雷電。”我們的ALMA觀測是第一次表明,高濃度的氨氣是在高能噴發期間產生的,”de pater說。

觀測結果與“溼對流”理論相一致,該理論指出,在雲頂下約80公里處,氨和水蒸氣的混合物使水凝結成液滴。這個過程釋放出熱量,使雲膨脹並向上發送,在那裡它通過大氣層頂部的氨冰雲破裂。這個過冷的氨雲隨後凍結,形成一個明亮的白色羽流,與木星周圍的彩色帶形成鮮明對比。

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

ALMA天線是有史以來建造的最精確的天線

為什麼木星的射電天文學如此困難?

“木星每10小時旋轉一次,通常會使無線電地圖變模糊,因為這些地圖需要花費很多時間來觀察,”澳大利亞墨爾本大學的合著者羅伯特·索爾特說。他利用專門的計算機軟件對ALMA數據進行分析,獲得表面的無線電地圖,與哈勃望遠鏡拍攝的可見紫外光圖像進行比較。“由於木星的體積很大,我們必須“掃描”這顆行星,這樣我們才能最終制作出一個大的鑲嵌圖案,”羅伯特·索爾特說,“我們開發了一種技術來構建完整的木星地圖。”

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木星的氨冰雲下發生了什麼事。雖然哈勃太空望遠鏡能夠拍攝出木星不斷變化的彩色帶和爆發的巨大風暴(如大紅斑)的精美圖像,但它無法窺視其漩渦狀氨冰雲的下方,以瞭解是什麼導致了這種紊流。

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

(上圖說明:用ALMA製作的木星的無線電圖像。亮帶表示高溫,暗帶表示低溫。暗帶對應於木星上的區域,這些區域在可見波長上通常是白色的。亮帶對應棕色。)

信號射電天文學,它探測天體發出的電磁輻射。射電望遠鏡使用比光學望遠鏡所能探測到的更長波長的光,可以收集數據,以產生我們本來無法看到的東西的圖像。以木星為例,天文學家利用智利北部的阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)以及哈勃太空望遠鏡、超大陣列、夏威夷的雙子座、凱克和斯巴魯天文臺以及智利的超大望遠鏡(VLT)的數據來觀察雲層下面發生了什麼?

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

(上圖說明:用ALMA(上圖)和哈勃太空望遠鏡(下圖)繪製的無線電波中的木星平面圖。這兩張照片都能看到南赤道帶的噴發。)

2017年1月火山爆發後,這些望遠鏡收集的數據顯示,巨大的風暴雲正在干擾木星的帶子,甚至改變它們的顏色。在《天文學雜誌》上發表的《第一張ALMA毫米波長圖》中,I.de Pater等人對木星進行了多波長對流研究,記錄到羽狀物從木星南赤道帶漂流,然後與其相互作用。強風,而四個亮點從北赤道帶消失,然後擴大和改變顏色從白色到棕色。對羽流的分析支持了這樣的理論,即它們起源於雲下約80公里,位於一個液態水雲區。

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

(上圖說明:美國宇航局/歐空局哈勃太空望遠鏡在這張由哈勃廣域照相機3拍攝於2019年6月27日的新照片中,揭示了木星星雲的複雜、細膩美麗,當時這顆行星距離地球最近的距離為6.44億公里。)

木星的大氣層是什麼樣的?

不太好。氫和氦構成了木星大氣的大部分,還有微量的甲烷、氨、硫化氫和水。光學望遠鏡所能看到的雲是由氨冰構成的,正是這些氨冰形成了地球的棕色地帶和白色地帶。正是在這裡,經常伴隨著閃電的暴風雨,以明亮的羽狀物的形式出現,擾亂了赤道帶,其影響可能持續數月或數年。這些羽流的行為與地球上雷暴之前的積雨雲非常相似。

為什麼木星的射電天文學如此重要?

加州大學伯克利分校(UC Berkeley)天文學榮譽教授艾姆克•德•帕特爾(Imke de Pater)說:“ALMA毫米波長圖使我們能夠繪製出雲下氨氣分佈的三維地圖。”我們的ALMA觀測首次表明,高濃度的氨氣是在高能噴發期間產生的。“在許多不同波長同時進行的觀測組合,使我們能夠詳細地研究火山爆發。這使我們確認了當前的理論,即能量羽是由位於大氣深處的水雲底部的溼對流觸發的。”

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

(上圖說明:木星大氣層中"潮溼對流"的圖示顯示,雲層下方約80公里處的羽流上升,其壓力是地球(5bar)的5倍,並上升通過水凝結的區域。)

那麼,2017年1月風暴之後發生了什麼?

新形成的風暴雲衝破了氨冰的上層雲層,達到了對流層頂(大氣中最冷的部分)的高度,在那裡它們擴散開來,就像鐵砧形狀的積雨雲,在地球上產生閃電和雷電。”我們的ALMA觀測是第一次表明,高濃度的氨氣是在高能噴發期間產生的,”de pater說。

觀測結果與“溼對流”理論相一致,該理論指出,在雲頂下約80公里處,氨和水蒸氣的混合物使水凝結成液滴。這個過程釋放出熱量,使雲膨脹並向上發送,在那裡它通過大氣層頂部的氨冰雲破裂。這個過冷的氨雲隨後凍結,形成一個明亮的白色羽流,與木星周圍的彩色帶形成鮮明對比。

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

ALMA天線是有史以來建造的最精確的天線

為什麼木星的射電天文學如此困難?

“木星每10小時旋轉一次,通常會使無線電地圖變模糊,因為這些地圖需要花費很多時間來觀察,”澳大利亞墨爾本大學的合著者羅伯特·索爾特說。他利用專門的計算機軟件對ALMA數據進行分析,獲得表面的無線電地圖,與哈勃望遠鏡拍攝的可見紫外光圖像進行比較。“由於木星的體積很大,我們必須“掃描”這顆行星,這樣我們才能最終制作出一個大的鑲嵌圖案,”羅伯特·索爾特說,“我們開發了一種技術來構建完整的木星地圖。”

木星怎麼了?科學家們從木星的“風暴”中看到了它的“紊流之美”

“這些數據我們真的很幸運,因為它們是在業餘天文學家在南赤道帶發現一個明亮的羽狀物幾天後拍攝的。“ 羅伯特·索爾特說,”有了Alma,我們觀察了整個行星並看到了這股羽流,由於Alma探測到了雲層下面,我們實際上可以看到氨雲下面發生了什麼。“ 這項工作獲得了NASA行星天文學獎和太陽系觀測獎。

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