朱诺号解开木星极地气旋之谜,与地球海洋漩涡具类似机制

地球和木星没有太多公用点,一个是小而美的岩石行星,另一个则是大而湍急的气态巨行星。但根据朱诺号数据最新分析,科学家惊讶发现位于木星两极的神秘巨大气旋,与地球上号称太空黑洞的海洋漩涡具有类似驱动机制。

大海平静时很美丽,翻脸时便不认人,比如日本鸣门海峡、意大利墨西拿海峡、加拿大西摩海峡都会定时出现海洋漩涡,大西洋南部海域甚至可能出现直径超过150公里的诡异巨大漩涡,过去研究指出从数学上讲,海洋漩涡行为很像太空黑洞,如果进入水中观看,会看到一条具明显边界的信道直直延伸至海底,且没有任何东西可以进入信道中心。

2016年,NASA朱诺号探测器抵达木星并首次发现木星巨大的极地气旋直径深达1,000公里,科学家们推测这些风暴由对流驱动、较热的空气膨胀并上升,然而直到现在仍无法证明木星存在该过程。

位于木星两极地区的巨大气旋结构。 (Source:NASA)

但随着朱诺号绕木轨道开始经过极地,带来当地湍流详细视图,加州大学圣地亚哥分校物理海洋学家Lia Siegelman发现那些直径5,000公里的巨大气旋附近,带有规模较小(100公里到1,600公里不等)的细丝与较小涡流,她意识到这与地球上的海洋涡旋惊人相似。团队随后分析一系列红外波木星北极气旋图像,进一步可计算当地风向、风速与云的运动,区别云层稀薄区域及被浓雾笼罩住的区域。

分析表明,上升的热空气于大气中传输能量,并在云层增长为大型气旋时为它们提供能量,我们不曾在其他星球观察到这种类型的能量转移,但它类似于瑞立-贝纳德对流(Rayleigh–Bénard convection):底层流体被加热并上升至较冷的上层。

自朱诺号于2016年7月首次抵达木星时,相机拍下了位于木星两极的巨大气旋──北部有9个,南部有6个,以多角形的形式旋转,且至今都还存在,科学家不确定它们如何起源、循环了多长时间、为什么系统似乎很稳定,但现在知道了对流可能是驱动并维持巨大气旋的原因。

新论文发布在《自然物理学》(Nature Physics)期刊。

(首图来源:NASA JPL)