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NASA科学家是如何在木星大红斑中发现水的,木星

日期:2019-06-24编辑作者:澳门新葡8455手机版

原标题:NASA科学家是如何在木星大红斑中发现水的?

据美国太空网近日报道,美国科学家借助望远镜等设施,对木星的标志性风暴——大红斑进行观测,在大红斑深处发现了水的化学特征。木星是气态巨行星,也是太阳系中最大的行星,质量是太阳系中其他七大行星质量总和的2.5倍。 NASA最近在一份声明中说:“围绕木星的70多颗卫星大部分由水冰构成,这意味着木星的大气层里应含有相当数量的水,但此前升空的‘伽利略’号探测器没有发现任何有关水的蛛丝马迹。”

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在最新研究中,美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心天体物理学家戈登⋅比约拉克和同事,将注意力集中在木星的大红斑上,这是一团体积约为地球两倍多的大风暴,已在木星上存在了150多年。他们利用位于夏威夷的两台特殊望远镜收集到来自大红斑深处的辐射数据,发现了水的蛛丝马迹。

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为了对这些结果进行佐证,该团队使用了NASA“朱诺”号探测器提供的数据。“朱诺”号每53天绕木星运行一次,可以更深入地探测木星的云层。

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结果,研究人员在大红斑中发现了3个不同云层的证据,其中最深云层的压强为5到7巴。木星的高度以巴来计算,因为它没有与地球相似的可以用来测量高度的固体表面。在约5到7巴或160千米深处,科学家相信那里的气温已达到水的冰点。研究人员认为,他们确定的3个不同云层中的最深云层确实由冰冻水组成。而且,理论和计算机生成的模型也都支持他们关于木星上存在“丰富”水的发现。

原文:

但木星上有多少水呢?研究人员表示,需要更多观察才能找到答案。NASA“朱诺”号任务科学家斯蒂芬⋅列文说:“木星的水量情况将告诉我们很多关于木星如何形成的信息。”

翻译:陆寅枫

如果“朱诺”未来的观测证实木星上存在水,并详细绘制水的分布和总量,那它也可能帮助确定土星、天王星等天然气体巨行星上是否有水。

校对:郭文瀚,陈艳玲、汪荣鑫

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在这张红外波段的图片中大红斑是颜色较深的那块区域。它之所以呈深色是因为那儿厚厚的云层遮挡了里面的热辐射。图中黄色线条所指示的为天体物理学家Gordon L. Bjoraker在他的研究中用到的部分。

Credit: NASA’s Goddard Space Flight Centre/Gordon Bkoraker

几个世纪以来科学家一直在试图理解木星的组成成分。这样的执着理所当然:木星是我们太阳系中最大的行星,并且它的化学组成也与太阳最接近。更好地了解木星对于研究太阳系,甚至是其他恒星系统的形成至关重要。

有一个关键问题已经困扰了几代天文学家,那就是木星大气层深处到底有没有水?如果有,有多少?

NASA戈达德太空飞行中心的天体物理学家Gordon L. Bjoraker在最近发表的研究论文中表明,他和他的团队找到了问题的答案。

通过使用地基望远镜大红斑热辐射的波段进行观测后,研究团队在木星最深的云层上方发现了水的化学迹象。基于对木星中含氧分子的测量和对水压强的测量,研究团队认为木星比太阳多出2至9倍的氧元素。这项发现符合这样一种理论:木星上的水是由氧原子和氢气分子组合而成的。

由于研究团队的实验很容易失败,这一发现是非常令人震惊的。大红斑有着厚重的云层,这使得其中的电磁能难以逃脱,因此天文学家很难了解到其化学组成。

“让我们感到意外惊喜的是,事实证明大红斑中的云层并没有厚重到让我们看不清其深处的地步”,Bjoraker说。

最前沿的光谱技术让研究团队能一窥木星深达数千公里的大气层。Bjoraker和他的团队收集到的信息将会作为朱诺号收集的信息的补充。事实上,朱诺号自己也正在用它搭载的红外光谱仪和微波辐射计寻找木星中水的存在,并且它所拥有的微波辐射计可以探测至木星表面下100巴压强(也就是地球表面大气压强的100倍)的深度。由于木星没有一个像地球一样的固态表面,所以在木星上“海拔”是用大气压强来表示的。

戈达德的行星大气学家Amy Simon表示,如果朱诺号也发现了水的迹象,这将为我们开辟一条新的研究方向。

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