美国宇航局的朱诺号发现木星的风穿透圆柱层

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9月7日，美国国家航空航天局的朱诺号在第54次近距离飞越木星时拍摄了这张照片。该图像是用JunoCam仪器的原始数据制作的，这些数据经过处理以增强云特征和颜色的细节。图像数据:美国宇航局/JPL加州理工学院/SwRI/MSSS图像处理由Tanya Oleksuik CC NC SA 3.0提供

（）据美国宇航局喷气推进实验室：这一发现为长期争论的气体巨人的内部结构提供了更深入的见解。

美国宇航局的朱诺任务收集的重力数据表明，木星的大气风以圆柱形的方式穿透行星，平行于其旋转轴。关于这些发现的论文最近发表在《自然天文学》杂志上。

木星动荡的大气的暴力性质长期以来一直是天文学家和行星科学家的兴趣所在，自2016年进入轨道以来，朱诺就一直处于这种情况的边缘。在迄今为止的55次航天器中，一套科学仪器一直在木星湍流的云层下面窥视，以揭示这个气体巨人是如何从内到外工作的。

朱诺任务了解行星内部的一种方式是通过无线电科学。当朱诺以接近130，000英里/小时(209，000公里/小时)的速度飞过木星时，科学家们使用美国宇航局的深空网络天线跟踪航天器的无线电信号，测量其速度的微小变化——小到每秒0.01毫米。这些变化是由该行星重力场的变化引起的，通过测量这些变化，该任务基本上可以看到木星的大气层。

这种测量已经导致了许多发现，包括木星内部深处存在一个稀释的核心，以及该行星的区域和带的深度，从云顶部向下延伸大约1860英里(3000公里)。

做数学

为了确定风的位置和圆柱形性质，该研究的作者应用了一种数学技术，模拟像地球这样的岩石行星的重力变化和表面海拔。在木星上，这项技术可以用来精确地绘制深度的风。使用高精度的Juno数据，作者能够将分辨率提高到之前模型的四倍，这些模型是由美国宇航局开创性的木星探测器Voyager和Galileo创建的。



这幅图描绘了木星的大气风以圆柱形方式穿透行星并平行于其自转轴的发现。美国宇航局的朱诺号记录的最主要的喷射流显示在剪影中:喷射流在云层水平的北纬21度，但在此之下1800英里(3000公里)，它在北纬13度。NASA/JPL-加州理工学院/SSI/SWRI/MSSS/意大利航天局/INAF/JIRAM/比约恩·约翰逊3.0 CC

“我们应用了一种为类地行星上的稀疏数据集开发的约束技术来处理朱诺数据，”朱诺科学家瑞安·帕克说，他是美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室的任务重力科学调查的负责人。"这是这种技术首次应用于外星球."

重力场的测量结果与一个20年前的模型相匹配，该模型确定木星强大的东西向带状气流从云层水平的白色和红色区域向内延伸。但是测量还显示，带状气流不是像辐射球体一样向每个方向延伸，而是向内呈圆柱形，并沿着木星的旋转轴方向定向。自20世纪70年代以来，人们一直在争论木星的深层大气风是如何构成的，朱诺任务现在解决了这个争论。

“Juno测量的所有40个重力系数都符合我们之前的计算，如果风在圆柱体上向内渗透，我们预计重力场将是什么，”以色列魏茨曼科学研究所的Yohai Kaspi说，他是该研究的主要作者和Juno的合作研究员。“当我们意识到所有40个数字完全符合我们的计算时，感觉就像中了彩票一样。”

随着对木星内部结构和起源的进一步了解，新的重力模型应用程序可以用来获得对其他行星大气的更多了解。

朱诺号目前正在执行一项延期任务。除了飞越木星之外，这艘太阳能飞船还完成了一系列飞越木星冰冷卫星木卫三和木卫二的任务，并正在对木卫一进行几次近距离飞越。12月30日对木卫一的飞越将是迄今为止距离它最近的一次，距离它布满火山的表面大约930英里(1500公里)。

“随着朱诺旅程的进展，我们正在取得科学成果，这些成果真正定义了一个新的木星，并可能与太阳系内外的所有大行星相关，”圣安东尼奥西南研究所朱诺任务的首席研究员斯科特·博尔顿说。“新确定的重力场的分辨率与我们20年前估计的精度非常相似。很高兴看到我们的预测和结果如此一致。”

关于任务的更多信息

美国宇航局喷气推进实验室是加州理工学院在加利福尼亚州帕萨迪纳的一个部门，为圣安东尼奥西南研究所的首席研究员斯科特·j·博尔顿管理朱诺任务。朱诺是美国宇航局新前沿计划的一部分，该计划由位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔航天飞行中心管理，为该机构在华盛顿的科学任务理事会服务。位于丹佛的洛克希德·马丁航天公司建造并运营该航天器。