大红斑可能揭露木星的水的秘密

由:伊恩·奥尼尔博士。

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这张特写照片显示了木星著名的大红斑周围旋转的云,科学家们在那里训练望远镜,以了解更多关于行星上的水的情况。美国宇航局戈达德太空飞行中心。图片由NASA/喷气推进实验室提供

木星美丽混乱的云层下隐藏着许多谜团,但借助一些巧妙的天文技术美国宇航局的“朱诺”号飞船,这个巨大星球上最大的谜题之一可能即将得到解决。

众所周知,水是地球上生命的关键。我们寻找其他星球生命的努力取决于对这种重要化合物的探测。尽管科学家们认为木星上没有生命,但在行星科学中找到一个木星储层是最紧迫的问题之一。找到这些水的位置将帮助我们了解太阳系和木星本身是如何进化的。不幸的是,木星不善于揭示真相任何在它厚厚的大气层深处有水,这使得科学家和他们的行星形成模型处于干燥的高空。

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在我们发射宇宙飞船去调查木星之前,科学家们认为这颗气体巨星含有大量的水。逻辑很简单:地球被潮湿的东西覆盖着,在各种各样的卫星绕着巨大的行星运行因此,木星作为太阳系中质量最大、引力最强的行星,在数十亿年前形成时一定捕获了太阳系中大部分的水。

这种逻辑在1995年被打破美国宇航局的伽利略的使命向这颗行星的大气层投下一个探测器以测量其成分。使每个人都感到惊讶的是,水的缺乏程度令人吃惊。事实证明,伽利略号探测器没有探测到水,可能只是因为它落在了错误的地方。这就像探测器在地球上的沙漠上空跳伞一样。并不是说我们的星球上没有水,只是我们知道沙漠里没有水。木星的大气层是动态的,具有急流、风暴和非均匀成分;探测器只能在其中一个地点取样,而那个地点可能像沙漠一样干燥。

然而,当研究人员使用强大的W.M.凯克天文台和位于夏威夷莫纳克亚山上的美国宇航局红外望远镜设备深入观察木星最大的风暴——大红斑时,情况发生了变化。他们在2018年8月的一项研究中发布了充满水的新闻发表在《天体物理学杂志》上由NASA戈达德太空飞行中心的天体物理学家戈登·l·比约拉克领导。

比约拉克说:“环绕木星的卫星大部分都是水冰,所以周围有大量的水NASA声明.“为什么这颗行星——这是一个巨大的引力阱,所有东西都落入其中——不也富含水呢?”

为了进行调查,比约拉克的团队测量了从云层深处泄漏出来的红外辐射。具体来说,他们研究了一种甲烷的红外吸收光谱,这种甲烷已知存在于整个星球的水蒸气中。这种红外辐射应该不受阻碍地穿过云层,但如果有云层存在,这种辐射就会被阻挡。在对木星大红斑的观测结果进行分析时,研究人员发现,有三层不同的云层阻挡了红外信号穿过大气层,这与理论预测的富水云层的存在是一致的。他们还检测到大量的一氧化碳,这表明如果温度和压力合适,木星的大气中有大量的氧气(O)可以与氢分子(H2)化学结合形成水(H2O)。

下一步是利用这些数据来补充朱诺号对木星的观测。该航天器可以对木星大气层的更深处进行光谱观测,它将对整个行星进行观测,而不仅仅是大红斑。但是,如果“朱诺号”也能探测到这一可能存在的水云层,比约拉克的团队利用地球上的望远镜开发的技术将被证明能够有效地发现木星内部深处的水,从而解开这颗气态巨行星的水之谜。这些技术可以用来深入探测其他行星的大气层。

该研究的合著者、行星大气专家艾米·西蒙在一份声明中说:“如果它有效,那么也许我们可以把它应用到其他地方,比如土星、天王星或海王星,这些地方没有‘朱诺’。”

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