北双子座望远镜、哈勃太空望远镜拍摄的木星的红外和可见光照片。
美国国家航空航天局（NASA）的朱诺号探测器于2016年进入木星轨道，迄今已经完成了37次飞行观测任务。朱诺号首席研究员Scott Bolton说：“此前，朱诺号对木星大气进行了深度观测。现在，我们把单独的信息碎片整合在一起，首次以3D方式了解木星美丽、狂暴大气层的运作机制。”这些发现近日被整合为多篇论文，发表在《科学》和《地球物理研究杂志：行星》杂志中。它们为人类了解木星的云下世界提供了新线索。
木星表面风暴迭起，其中最著名的代表是标志性反气旋——“大红斑”（The Great Red Spot）。这个比地球还宽的深红色漩涡，自两个世纪前被发现以来就吸引了科学家们的关注。新观测结果表明，气旋顶部较暖，大气密度较低；底部较冷，大气密度较高。反之，反气旋的顶部较冷而底部较热。
研究人员指出，这些风暴的高度远超预期。部分风暴位于云顶之下60英里处，包括大红斑在内的风暴绵延350公里以上——这意味着这些漩涡的覆盖范围已经超出了水凝结和云形成的区域。
除了强烈的气旋和反气旋，周身环绕的红白条纹（云带）也是木星的著名特征。强烈的东西向喷射流造成了这种条纹分明的景象。这些喷射流的深度可达3200公里左右。此次，朱诺号为喷射流的形成之谜提供了潜在线索：大气中的氨气与喷射流的运动方向一致。以色列魏茨曼科学研究所研究人员Keren Duer说：“通过追踪氨气，我们在木星的南北两个半球都发现了喷射流的环流圈，它们本质上与控制地球大部分气候的法雷尔环流圈相似。地球每个半球只有一个法雷尔环流圈，而木星每个半球有8个环流圈，并且尺寸扩张了30倍。”
朱诺号数据还显示，云带在木星水云下约40英里处开始过渡。在浅层，木星云带在微波光中比邻近区域更明亮；而在深层水云之下，情况发生了逆转。英国莱斯特大学科学家Leigh Fletcher说：“这就类似于地球海洋温跃层的过渡层。”
五年之前，朱诺号在木星两极发现了巨大气旋风暴的多边形排列特征：北极的8处风暴呈八角形状排列，南极的5处风暴则构成了五角形。此次，科学家们利用木星红外极光绘图仪（JIRAM）确定，这种大气现象极具“弹性”，它们始终保持在相同的位置。意大利国家天体物理研究所科学家Alessandro Mura说：“木星气旋会影响彼此的运动，导致它们围绕一个平衡位置振荡。”就算气旋试图向极地移动，位于极地中心的气旋也会将它们推回。这种平衡关系解释了气旋的位置和数量问题。
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编译：德克斯特 审稿：西莫 责编：陈之涵
期刊来源：《科学》
期刊编号：0036-8075
原文链接：https://phys.org/news/2021-10-nasa-juno-science-results-3d.html
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