天文奇觀！朱諾發現木星風暴被鎖定在一個熾熱的「幾何舞蹈中」

我們都通過它的反旋轉帶和帶的帶狀圖案來識別木星——即使是用小型的花園望遠鏡也能看到這一點。這些令人驚嘆的結構是由在行星雲層中可見的快速噴射流驅動的。

但是，在它的兩極和雲層下面發生的事情長期以來一直是個謎。

由於其獨特的軌道，美國國家航空航天局的「朱諾」任務現在已經揭示了木星的一些最保守的秘密。

研究結果發表在《自然》(Nature)的四篇論文中，結果顯示，該行星在其極地(包括南極的一座五角大樓)中有令人驚訝的「多邊形」形狀，其帶狀結構持續到3000公里深處。

從地球和航天器在一定軌道上，我們只能看到木星的赤道地區。事實上，這是所有以前的任務到地球的情況。

旅行者號、卡西尼號和伽利略號軌道器的圖像提供了帶狀構造和長時間的風暴，例如大紅斑的壯麗景觀。「伽利略」探測器在一個位置上只採樣到雲層下160公里處。

朱諾有一個獨特的、高度橢圓的軌道，使它在木星的兩極有第一個良好的視角。

每53天2016年7月以來,橫掃了木星近4100公里高的雲頂,給它很好的觀點的極光——一種「北極光」引起的電流在快速旋轉的磁氣圈(磁場)與行星的大氣層——交互和極地地區的大氣中紅外線和紫外線可見。

除了研究極光和磁層外，「朱諾」還幫助科學家通過監測航天器軌道上的細微調整，精確地探測木星內部的引力場——在雲層下方3000公里處。

木星是太陽系中最大的行星，它的半徑是地球的10倍，接近7萬公里。

區域內的反向旋轉風和皮帶的速度達到每秒100米。它的主要成分是氫和氦——來自於稠密的氣體和塵埃雲團的剩餘物，被稱為太陽星雲，在46億年前形成了我們的太陽系。

在雲層下面，氣體壓力被認為會大大增加。在距離雲層僅3000千米的地方，壓力應該達到10萬巴，這是地球上合成鑽石所需要的壓力。

進一步靠近中心，壓力和溫度進一步升高，氫開始像金屬一樣運動。模型顯示，我們還能到達一個冰和岩石的核心，半徑大約是木星的20%。

這些模型並不可靠，而這正是朱諾的切入點。

獨特的極地模式

科學家們第一次看到另一顆氣態巨行星——土星的兩極時，感到非常驚訝。

卡西尼號證實了旅行者號發現了一個奇特的、巨大的六邊形，在土星的大氣層附近。這是一個直徑1250公里的極地颶風。

在更大的木星上，科學家們根本沒想到會看到這種模式。相反，理論認為，中心的區域和帶會減弱，導致混亂的湍流，而不是結構化的模式。

但是多虧了「朱諾」號，科學家們現在在每個南極點發現了一個巨大的氣旋，在北部大約有4000公里，在南部則有5600公里。

值得注意的是，北部地區有8個同樣大小的氣旋，南部則有5個。這些氣旋在朱諾在可見光和紅外線中成像時，似乎非常穩定。

這八個北方氣旋形成了一個「四邊形」形狀(如果你把兩個金字塔連接起來，你就會得到這樣的形狀)，而五個南方氣旋形成了一個五邊形的形狀(見lead image)。

我們還不明白是什麼導致了它們，以及它們為何如此頑固。

木星旋轉的力，加上它在極點的半徑較小，預計會不斷地移動更多的氣旋，但這似乎不會發生。

木星的另一個神秘之處是它的區域和帶是淺的還是深的？朱諾的回答是深。

這一結果來自於其重力場的測量，科學家們現在發現了它的南北不對稱性。

這在木星是出乎意料的——一個沉重的，快速旋轉的，扁圓的(在兩極扁平的)行星。解釋是，雲層下面的大氣流動必須存在。

另一篇論文指出，這些大氣噴射流在每個區域和帶下方循環，一直延伸到3000千米。然而，這些巨大運動所涉及的大氣質量只相當於木星總質量的1%。

通過監測整個行星的旋轉情況，科學家們還發現，在3000公里的水平之下，木星實際上是一個剛體旋轉，比上面的翻滾氣體慢得多。

在這個水平上，溫度和壓力會導致電流的流動，這就產生了一種磁力阻力，開始減緩風的運動。

新的結果現在可以與其他物體(特別是土星)結合在一起，它的zone-belt風速達到每秒500米。根據我們現在對木星的了解，土星的噴射流似乎更接近9000公里。

比較木星的持續旋風與土星的六邊形和颶風的模型，也可以幫助我們了解是什麼原因造成這些神秘的特徵。

令人興奮的是，新的數據還可以幫助我們了解其他太陽系中的氣態巨行星。例如，我們現在知道，那些比木星大的行星在它們的區域和帶下方會有不那麼深的急流。

像歐空局(ESA)的JUICE和土星大氣探測器這樣的未來任務，也許能比朱諾更深入地了解這個巨大的行星的深層內部結構，最終幫助我們全面了解它是如何形成和演化的。

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