韦伯发现木星大气的新特征

December2017

研究人员使用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜的NIRCam(近红外相机)发现了木星赤道上空的高速喷射流，位于主要云层之上。在2.12微米的波长下，观察木星云顶上方约12-21英里(20-35公里)的高度，研究人员发现了几个风切变，或风速随高度或距离变化的区域，这使他们能够跟踪喷流。这张照片突出了木星赤道带周围的几个特征，在行星的一次旋转(10小时)之间，这些特征非常明显地受到喷射流运动的干扰。鸣谢:美国航天局、欧空局、加空局、STScI、Ricardo Hueso (UPV)、Imke de Pater(加州大学伯克利分校)、Thierry Fouchet(巴黎天文台)、Leigh Fletcher(莱斯特大学)、Michael H. Wong(加州大学伯克利分校)、Joseph DePasquale (STScI)

（）据美国宇航局：木星拥有太阳系中一些最显著的大气特征。地球上的大红斑，大到足以包围地球，几乎和我们称之为家园的星球上的一些不同的河流和山脉一样为人所知。

然而，就像地球一样，木星也在不断变化，关于这颗行星，我们还有很多需要了解的。美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜正在解开其中的一些谜团，揭示了我们从未见过的木星新特征，包括一架高速喷气式飞机在该行星的赤道上空疾驰。

虽然喷射流不像木星的其他一些特征那样明显或令人惊叹，但它让研究人员难以置信地了解了行星大气层如何相互作用，以及韦伯将如何在未来帮助这些研究。

美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了木星大气中一个新的、前所未见的特征。这条高速喷射流横跨3000多英里(4800公里)宽，位于木星赤道上方的主要云层之上。这种喷射的发现让人们深入了解木星著名的湍流大气层如何相互作用，以及韦伯如何独一无二地能够跟踪这些特征。

西班牙毕尔巴鄂巴斯克地区大学的Ricardo Hueso说:“这完全出乎我们的意料。”他是描述这些发现的论文的第一作者。“我们在木星大气中一直看到的模糊阴影现在变成了清晰的特征，随着行星的快速旋转，我们可以跟踪这些特征。”

研究小组分析了韦伯的NIRCam(近红外相机)在2022年7月拍摄的数据。早期发布的科学计划由加州大学伯克利分校的Imke de Pater和巴黎天文台的Thierry Fouchet共同领导，旨在用四种不同的过滤器每隔10小时或一个木星日拍摄木星图像，每种过滤器都能够独特地检测木星大气不同高度的小特征变化。

“尽管各种地面望远镜、美国宇航局的朱诺号和卡西尼号等航天器以及美国宇航局的哈勃太空望远镜已经观察到了木星系统不断变化的天气模式，但韦伯已经提供了关于木星光环、卫星和大气层的新发现，”德佩特指出。

虽然木星在许多方面与地球不同——木星是一个巨大的气体行星，而地球是一个多岩石、温和的世界——但这两颗行星都有分层的大气层。这些其他任务观测到的红外、可见光、无线电和紫外光波长探测到了地球大气层的更低、更深层——那里存在巨大的风暴和氨冰云。



天文学家使用美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了一股高速喷流在木星赤道上空的主要云层甲板上传播。喷气式飞机正以每小时320英里(每小时515公里)的速度飞行。它位于大约25英里(40公里)的高度，在木星较低的平流层，就在对流层之上，紧挨着层间的边界。木星有一个分层的大气层，这幅插图显示了韦伯是如何独特地能够从比以前更高的高度层收集信息。科学家们能够使用韦伯来确定木星大气层不同层的风速，以便隔离高速射流。木星的观测间隔10个小时，或一个木星日，在三个不同的过滤器中进行，这里指出，每个都能够独特地检测木星大气不同高度的小特征的变化。鸣谢:美国航天局、欧空局、加空局、STScI、Ricardo Hueso (UPV)、Imke de Pater(加州大学伯克利分校)、Thierry Fouchet(巴黎天文台)、Leigh Fletcher(莱斯特大学)、Michael H. Wong(加州大学伯克利分校)、插图:Andi James (STScI)

另一方面，韦布对近红外的观察比以前更深入，对更高海拔的大气层敏感，大约在木星云顶上方15-30英里(25-50公里)。在近红外成像中，高海拔的雾霭通常显得模糊，赤道地区的亮度增强。有了韦布，更精细的细节在明亮、朦胧的波段中被分辨出来。

新发现的喷射气流的速度约为每小时320英里(每小时515公里)，是地球上5级飓风持续风力的两倍。它位于云层上方约25英里(40公里)，在木星的平流层下部。

通过比较韦伯在高空观察到的风和哈勃在深层观察到的风，研究小组可以测量风随高度变化的速度以及产生风切变的速度。

虽然韦伯精致的分辨率和波长覆盖范围允许检测用于跟踪喷流的小云特征，但韦伯观测后一天进行的补充观测对于确定木星赤道大气的基本状态和观察与喷流无关的木星赤道对流风暴的发展也至关重要。

“我们知道韦伯和哈勃的不同波长将揭示风暴云的三维结构，但我们也能够利用数据的时间来看看风暴发展得有多快，”加州大学伯克利分校的团队成员王敏德补充说，他领导了相关的哈勃观测。

研究人员期待着与韦伯一起对木星进行更多的观察，以确定喷气式飞机的速度和高度是否随时间而变化。

“木星在其赤道平流层中有着复杂但可重复的风和温度模式，高于在这些波长下测量的云和雾中的风，”英国莱斯特大学的团队成员Leigh Fletcher解释说。“如果这种新喷流的强度与这种振荡的平流层模式有关，我们可能会预计喷流在未来2到4年内会发生相当大的变化——在未来几年内测试这一理论将非常令人兴奋。”

“令我感到惊讶的是，在多年来从许多观测站跟踪木星的云和风之后，我们仍然对木星有更多的了解，像这架飞机这样的特征可以一直隐藏在视野之外，直到这些新的NIRCam图像在2022年拍摄，”弗莱彻继续说道。

研究人员的结果最近发表在《自然天文学》上。