美國宇航局（NASA）的朱諾號探測器收集的重力數(shù)據(jù)顯示，木星的大氣風(fēng)暴以柱狀的方式深入到行星內(nèi)部，與其自轉(zhuǎn)軸平行。這項研究的論文近日發(fā)表在《自然·天文學(xué)》雜志上。
了解木星的大氣
木星的大氣翻滾不息，一直是天文學(xué)家和行星科學(xué)家的研究熱點(diǎn)，而自2016年進(jìn)入軌道以來，朱諾號探測器就一直在近距離觀察這一奇觀。在迄今為止的55次靠近飛越中，一套科學(xué)儀器透過木星的亂云層，揭開了這個氣態(tài)巨行星的內(nèi)部運(yùn)作機(jī)制。
利用無線電科學(xué)探測木星的內(nèi)部
朱諾號探測器了解行星內(nèi)部的一種方法是利用無線電科學(xué)?？茖W(xué)家們利用NASA的深空網(wǎng)絡(luò)天線，跟蹤朱諾號探測器的無線電信號，當(dāng)它以每小時近13萬英里（20.9萬公里）的速度飛越木星時，測量其速度的微小變化——小到每秒0.01毫米。這些變化是由行星的重力場的變化引起的，通過測量它們，朱諾號探測器可以實(shí)際上看到木星的大氣層。
這樣的測量已經(jīng)導(dǎo)致了許多發(fā)現(xiàn)，包括木星深處存在一個稀薄的核心，以及行星的帶狀區(qū)域和帶狀結(jié)構(gòu)的深度，它們從云層頂部向下延伸約1860英里（3000公里）。
先進(jìn)的數(shù)學(xué)技術(shù)
為了確定風(fēng)暴的位置和柱狀特征，研究的作者應(yīng)用了一種數(shù)學(xué)技術(shù)，該技術(shù)可以對地球等巖石行星的重力變化和表面高程進(jìn)行建模。在木星，這種技術(shù)可以用來精確地繪制深處的風(fēng)。使用朱諾號探測器的高精度數(shù)據(jù)，作者們能夠在之前使用NASA的開創(chuàng)性的木星探測器旅行者號和伽利略號的數(shù)據(jù)創(chuàng)建的模型的基礎(chǔ)上，將分辨率提高了四倍。
“我們應(yīng)用了一種針對地球行星稀疏數(shù)據(jù)集的約束技術(shù)來處理朱諾號探測器的數(shù)據(jù)，”來自美國宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的朱諾號探測器科學(xué)家、重力科學(xué)研究的負(fù)責(zé)人瑞安·帕克（Ryan Park）說?！斑@是第一次將這種技術(shù)應(yīng)用于外行星?！?/p>
重力場的測量結(jié)果與二十年前的一個模型相吻合，該模型確定了木星強(qiáng)大的東西向帶狀風(fēng)暴從白色和紅色的云層帶狀區(qū)域和帶狀結(jié)構(gòu)向內(nèi)延伸。但是，測量結(jié)果還揭示了，這些帶狀風(fēng)暴并不是像輻射球體一樣向各個方向延伸，而是向內(nèi)延伸，呈柱狀，并沿著木星的自轉(zhuǎn)軸的方向。木星深處的大氣風(fēng)暴的結(jié)構(gòu)自上世紀(jì)70年代以來一直存在爭議，而朱諾號探測器現(xiàn)在已經(jīng)解決了這一爭議。
“朱諾號探測器測量的40個重力系數(shù)都與我們之前的計算相符，如果風(fēng)暴在柱狀區(qū)域向內(nèi)延伸，我們預(yù)期重力場會是什么樣子，”研究的主要作者、以色列魏茨曼科學(xué)研究所的約?！たㄋ蛊ぃ╕ohai Kaspi）說，他也是朱諾號探測器的聯(lián)合研究員?！爱?dāng)我們意識到所有的40個數(shù)字都完全符合我們的計算時，感覺就像中了彩票?！?/p>
貢獻(xiàn)和未來的期待
來自魯汶天主教大學(xué)、比利時皇家天文臺、布魯塞爾自由大學(xué)、安特衛(wèi)普大學(xué)和列日大學(xué)的天體物理學(xué)家在處理和分析朱諾號探測器的數(shù)據(jù)方面具有重要的專業(yè)知識，他們在實(shí)施這些重點(diǎn)產(chǎn)品發(fā)布方面發(fā)揮了重要作用。他們的努力得到了歐洲空間局和比利時科學(xué)政策辦公室的支持。
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