据地面和太空望远镜收集的大量观测数据,木星对流层上层温度呈现规律波动,似乎与季节变化无关。这令人惊讶和有趣的发现可能有助了解这颗气态巨行星的奇怪天气。
英国莱斯特大学行星科学家Leigh Fletcher表示,已解决难题的一部分,即木星大气显示的自然循环。要了解是什么驱动这些循环及为什么有这种时间周期,需要探索云层上层和下层。毫无疑问,太阳系最大行星木星与地球截然不同。它被狂风吹拂,笼罩在厚厚云层下,一个风暴面积比地球还大。
木星最明显特征为深浅交替平行赤道的云带,浅色称区,深色称为带,喷流气流以相反方向快速运动。从红外线图得知,较暗的带较暖,部分是因云层较薄,允许更多热量从行星散逸。
木星另一件有趣的事是自转轴倾角不太大。木星自转轴相对公转轨道面仅倾斜3度。地球及火星和土星等其他行星,自转轴倾斜(地球为23.4度)使两极朝向或远离太阳,导致明显季节性温度变化。因此科学家从未预料到木星会有明显温度变化周期。
航海家号和卡西尼号仪器的数据,以及甚大望远镜、Subaru望远镜和NASA红外望远镜设施的数据,为NASA喷气推进实验室行星科学家Glenn Orton领导团队提供数十年热数据。他们惊讶的是,木星温度波动周期为4年、7~9年及10~14年,涉及不同纬度。这些似乎与季节性温度变化无关。
然而还是有些一致性:随着北半球特定纬度温度升高,南半球相应纬度温度会下降,特别是纬度16、22和30度,好像木星是自己的镜子,被赤道一分为二,保持热平衡。Orton表示这最令人惊讶,发现距离非常遥远的纬度间温度变化的关系。这类似地球看到某地区的天气和气候模式会对其他地方的天气产生显著影响。
目前尚不清楚是什么驱动或连接温度波动,但可在木星大气更高处找到线索,即对流层上方的平流层。在木星赤道,对流层的温度变化与平流层的变化相反,代表高海拔地区发生的任何事情都会影响下方发生的事情,反之也然。不管如何,这项研究是非常重要的拼图,有朝一日可能会帮助科学家准确理解和预测木星的天气。
Fletcher表示,如果能将木星大气因果连起来,测量这些温度变化和周期将是朝全面了解木星天气预报的里程碑。更大的问题是,是否可扩展到其他巨行星,看看是否也出现类似模式。
研究发布于《Nature Astronomy》。
欧洲南方天文台甚大望远镜的木星红外图像,较亮区域较温暖且云层较薄,较暗区域相反。(Source:ESO/L.N. Fletcher)
(首图来源:Pixabay)