导读 : 由于朱诺行星际站记录到的木星大气层闪电异常深厚,天文学家才能够理解为什么其上层几乎没有水和氨。科学家的结论发表在科学杂志《JGR:行星》上。 “Juno探测器

由于朱诺行星际站记录到的木星大气层闪电异常深厚,天文学家才能够理解为什么其上层几乎没有水和氨。科学家的结论发表在科学杂志《JGR:行星》上。
“Juno探测器再次表明木星的大气比我们预期的要复杂得多,而且有趣。我们认为氨应该均匀分布在其上层,但是最初的测量表明事实并非如此。我们假设它是由于在低温下水和氨混合形成一种新型液体而消失了,”-研究人员写道。
长期以来,科学家认为木星的大气层几乎没有水和氨。1995年12月,一切改变了,伽利略号探测器的下降车进入了天然气巨人的大气层。最初,他没有发现水或氨的痕迹,但逐渐地,随着伽利略的后半部分陷入木星云的深处,其浓度开始迅速增长。
该设备无法完成这些测量,因为在156公里后,行星大气的超高压将其摧毁。但是,天文学家已经收到了大量数据。对于他们来说,一个很大的惊喜是,大气的上层没有水,而云层中却没有水。事实是,该理论尚未能够解释这两个事实。
后来,许多科学家开始怀疑所获得数据的质量。他们认为最初下降的模块可以进入一种“沙漠”中,由于某种未知的原因,那里没有水。通过射电望远镜和光学天文台对木星大气进行的无数次观测得到了支持。他们的数据表明,木星大气中有很多水。
去年10月,朱诺任务专家意外地发现,这种“沙漠”几乎在木星赤道上无处不在。这使得行星科学家们争论着雨如何在这颗行星上发生,也考虑了形成它的原行星体的性质。
冰雹和木星上的雪球
朱诺特派团团长斯科特·博尔顿及其同事为这些事实找到了解释。他们研究了该设备收集的数据,飞越了木星大气中最强烈的雷暴和闪电闪烁的那些点。
随之而来的另一种“不可能的”现象是:闪电深度出乎意料地很大。那里的温度太低,以致雨水无法以液态形式存在。这使Bolton和他的团队想到了这些雨中的水分可能不是纯水,而是它与其他物质的混合物。
基于此假设,科学家创建了木星大气的计算机模型,并试图重现这些“深雨”。事实证明,如果它们的水分不是纯水,而是含有大量氨的混合物,它们就可以存在。由于这种“防冻剂”,即使在–100°C,液体也不会冻结,因此即使在非常低的温度下,它也可以参与闪电和降水的形成。
Bolton和他的同事进行的计算表明,在这些降雨期间,很大一部分水和氨首先形成冰雹,然后变成十厘米大的“雪球”。它们迅速落入木星大气层的深处,并从朱诺和地面望远镜的视野中消失,因此巨行星的高层空气云中几乎没有水和氨。
这些“雪球”落入木星大气的较低,较暖的层中,开始融化。结果,出现水和氨冰的小晶体,逐渐上升到高层大气。它们在那里形成云层,这要归功于新的降雨和氨气循环的持续。