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牧夫天文

中國最早的天文社區(qū)網(wǎng)站1小時前

　　主譯：孫宇峰

　　校對：方圓

　　美編：張少巖

　　后臺：庫特莉亞芙卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳

　　原文鏈接：https://alma-telescope.jp/news/jupiter-202103

　　由波爾多天體物理學(xué)研究所的Thibault Cavalié所率領(lǐng)的研究團隊，利用ALMA望遠鏡（全稱Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array，譯為“阿塔卡瑪毫米/亞毫米波陣列望遠鏡”），成功測算出木星平流層的風(fēng)速。通過分析1994年蘇梅克－列維9號彗星與木星相撞的余波，發(fā)現(xiàn)木星兩極存在時速將近1450公里的強風(fēng)。該研究團隊將此現(xiàn)象形容為“太陽系中也罕見的氣象巨獸”。

　　位于木星極圈平流層的急流的想象圖。藍色線條表示風(fēng)速。

　　木星照片由NASA木星探測器朱諾號拍攝。

　　圖片來源：ESO/L. Cal?ada & NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

　　白褐相間的條紋是木星最引人矚目的特征，那片區(qū)域存在著云。一直以來，天文學(xué)家們都通過云的運動來研究木星下層大氣的風(fēng)。另一方面，在木星極圈可見的極光，則被認(rèn)為與木星上層大氣中的強風(fēng)相關(guān)聯(lián)。然而，在上下層大氣之間，針對平流層的風(fēng)，卻一直缺少研究線索。

　　平流層中沒有云，因而缺少“看見”風(fēng)的手段，這是研究平流層的風(fēng)的難點。天文學(xué)家們另辟蹊徑，盯上了1994年撞上木星的蘇梅克－列維9號彗星。當(dāng)時的天地大沖撞，給木星帶來了一些獨特的分子，而這些分子至今仍隨風(fēng)飄蕩在木星的平流層。

　　氰化氫分子（HCN）便是其中之一。Cavalié等人利用ALMA望遠鏡觀測氰化氫分子所發(fā)出的電磁波，成功測出木星上的“急流”。木星的急流與地球大氣的急流相類似，是一種狹窄強風(fēng)帶。發(fā)出電磁波的分子在移動時，其電磁波的頻率會產(chǎn)生微小的變化。通過多普勒效應(yīng)的計算，可測定木星急流中飄蕩的氰化氫分子的移動速度。

　　“此次研究最棒的成果在于，我們發(fā)現(xiàn)了木星極圈的極光之下秒速高達400米的強勁急流”， Cavalié評價道。秒速400米，相當(dāng)于時速1450公里，如此強勁的風(fēng)速，相當(dāng)于木星大紅斑最大風(fēng)速的兩倍以上，比地球上最強的龍卷風(fēng)要快上3倍。

　　波爾多天體物理學(xué)研究所的Bilal Benmahi指出：“研究結(jié)果表明，木星急流形成了一個足有4個地球大小，高度達900公里的巨大漩渦?！?Cavalié將其生動地形容為“太陽系中罕見的氣象巨獸?！?/p>

　　木星極圈有強風(fēng)存在的現(xiàn)象一直廣為人知，但本次研究對象的高度要與之相比要低數(shù)百公里。根據(jù)以往的研究，高層大氣中的強風(fēng)速度會隨著高度的降低而降低，到平流層時已接近消失。此次ALMA望遠鏡的觀測結(jié)果顛覆了這一觀念，震驚學(xué)界。

　　此次研究的發(fā)現(xiàn)不止于極圈急流，在木星赤道的平流層中也發(fā)現(xiàn)了強風(fēng)的存在，風(fēng)速達600公里/小時。

　　ALMA望遠鏡用來觀測的時間，包括極圈和赤道僅用了30分鐘?！叭绱酥痰臅r間內(nèi)能夠得到這般結(jié)果，充分展現(xiàn)了ALMA望遠鏡的威力。能夠成為首批直接觀測到木星急流的人，我受寵若驚?！泵绹髂涎芯吭海⊿outhwest Research Institute?, SwRI）的托馬斯·格雷特豪斯（Thomas Greathouse）說到。

　　“這次ALMA望遠鏡的觀測結(jié)果，為木星研究打開了一扇新的大門。幾個月前這還是難以想象的?！盋avalié說到?！斑@個成果，一定能成為木星冰月探測器（JUICE）及其搭載的亞毫米波觀測儀進行進一步觀測的基礎(chǔ)?！?nbsp;格雷特豪斯的話語中充滿了對明年發(fā)射的探測器的期待。

　　參考文獻

　　此觀測成果，以Thibault Cavalié et al. “First direct measurement of auroral and equatorial jets in the stratosphere of Jupiter”為題，于2021年3月18日發(fā)表在歐洲天文期刊《天文與天體物理學(xué)報》（Astronomy and Astrophysics）上。

『天文時刻』 牧夫出品

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圖片來源：NASA/JPL/Space Science Institute