木星大紅斑的大氣層中蘊藏著類似極光的奇觀
大紅斑是一個比我們整個地球還要大的巨大風暴,據說在木星上肆虐了三個多世紀。我們早就知道這顆氣體巨行星擁有令人難以置信的天氣系統,它的風速是龍捲風的三倍。但是,儘管它的規模和強度如此之大,科學家們還是認為它上方的大氣層會相對平靜。但是,他們錯了。
詹姆斯-韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)的觀測結果顯示,木星大紅斑(Great Red Spot)上空隱約出現了一個由奇異結構和活動組成的大氣奇觀。這是一個由強大的大氣重力波雕刻而成的動盪天景,使該區域至少與地球著名的極光一樣引人注目。
萊斯特大學的亨里克-梅林(Henrik Melin)是這項研究的負責人,他說:「事實上,它和北極光一樣有趣,甚至更有趣。木星從未停止帶給我們驚喜」。
JWST 利用其紅外線視野窺探籠罩木星的朦朧層。望遠鏡的近紅外線攝譜儀(NIRSpec)在2022年7月捕捉了地球望遠鏡看不到的細節,揭示了整個上層大氣中的暗弧和亮點。
雖然木星大氣中的大部分光輝是由太陽光造成的,但這些奇特的特徵表明,有更多的東西在為紅斑上方的區域提供能量。
梅林解釋說,大氣結構變化的一種方式是重力波–類似於海浪拍打沙灘並在沙灘上形成漣漪。這些波產生於大紅斑周圍湍急的低層大氣深處。當它們向上移動時,重力波會改變木星上層大氣的結構和排放。
在地球上,我們也經歷過重力波,但木星上的重力波讓我們汗顏。在大紅斑上蕩漾的波浪比我們在地球上經歷的任何波浪都要洶湧澎湃,能量也更大。
這些發現發表在《自然-天文學》雜誌。展望未來,研究人員希望透過追蹤這些波來了解能量是如何在地球大氣層中分佈的,以及它是如何導致觀測到的結構移動的。
歐洲太空總署的木星冰月探測器(JUICE)將於2031年抵達木星,這些觀測結果也將為此探測器提供寶貴的背景資料。 JUICE將對木星本身及其三顆可能適合居住的衛星–木衛三、木衛四和木衛三–進行軌道巡視。