Juno 探測器數據助揭開木星風暴下的秘密

立場新聞 2018/03/08 16:47

    一說起木星，必然會想起其表面漂亮風暴外貌。然而，科學家一直不清楚木星兩極，以及雲層之下蘊藏著甚麼秘密。四份刊於《自然》的研究利用太空探測器 Juno 的數據，嘗試解開木星引力場、大氣流動、內部結構和兩極氣旋。
    受制於軌道和角度問題，過去所有太空探測器或地球上觀察到的木星，都只能清楚看到木星的赤度區域。木星探測器 Juno 與其他探測器不同，自 2016 年 7 月起在橢圓形軌道上圍繞木星運行。透過分析 Juno 在木星雲層下，約 3,000 公里運行時數據，科學家可逐漸了解木星內部秘密。
    研究人員發現木星風暴的深度由風暴最表面向地心量度達 3,000 公里，另外，數據也顯示木星內部雖然是以氫和氦形成，但當中 96% 均是固體狀呈現。除此以外，科學家亦想知道木星上的風暴是否與地球天氣系統相似，還是木星深層對流系統造成。 科學家從 Juno 數據發現，木星風暴氣流的深度足以影響到行星引力場的波紋和不平衡。
    更出乎科學家意料之外的，是木星大氣佔整顆行星的質量。研究人員發現，與地球相比，木星大氣佔整個行星的質量為 1%；地球的只有百萬分之一。天文學家也嘗試利用 Juno 測量木星引力分佈，發現木星 99% 雲層是以氫和氦組成，且帶有甲烷和氨。
    Juno 數據也顯示，越深入行星，氣體密度也會隨之上升。當向行星中心走 10% 位置時，氫氣開始離子化，並使其行為變得與金屬相似。當抵達行星中心 20% 時，氦氣則會凝結成雨點狀。而木星最內部的氣壓則比地球表面高 1,000 萬倍。 
    不只是數據， Juno 亦傳回以可見光和紅外線拍攝的木星兩極圖片。他們發現木星上的氣旋群以多邊形模式存在。在北極有 8 個氣旋圍繞著一個氣旋運行，而南極則有 5 個氣旋環繞一個氣旋運行。
    Juno 探測器至今已花費 11 億美元，以了解木星內部狀況，從而找出木星形成和演化機制。 預料 Juno 將於今年 7 月完成任務。現時 NASA 仍在考慮是否延長探索任務，以找出更多木星資訊。 
    來源：
    Nature, A deeper look at Jupiter, 7 March 20118
    報告：
    1. Adriani, A., Mura, A., Orton, G., Hansen, C., Altieri, F., Moriconi, M.L. & et al. (2018). Clusters of cyclones encircling Jupiter’s poles. Nature, 555 , 216-219. DOI: 10.1038/nature25491 
    2. Guillot, T., Miguel, Y., Militzer, B., Hubbard, W.B., Kaspi, Y., Galanti, E. & et al. (2018). A suppression of differential rotation in Jupiter’s deep interior. Nature, 555, 227-230. DOI: 10.1038/nature25775
    3. Kaspi, Y., Galanti, E., Hubbard, W.B., Stevenson, D.J., Bolton, S.J., Iess, L. & et al. (2018). Jupiter’s atmospheric jet streams extend thousands of kilometres deep. Nature, 555, 223-225. DOI: 10.1038/nature25793
    4. Iess, L., Folkner, W.M., Durante, D., Parisi, M., Kaspi, Y., Galanti, E., & et al. (2018). Measurement of Jupiter’s asymmetric gravity field. Nature, 555, 220-222. DOI: 10.1038/nature25776
    文／Edward Ho、審核／Alan Chiu