據(jù)外媒報道， 魏茨曼科學研究所的科學家們揭示了巨大的氣旋風暴如何在木星的兩極保持穩(wěn)定。 直到最近，在美國宇航局的朱諾太空探測器進入其圍繞木星的軌道之前，沒有人知道大約有澳大利亞大小的強大氣旋風暴在木星極地地區(qū)肆虐。與地球上的風暴不同，木星的風暴不會分散。

在最近發(fā)表在《自然-地球科學》上的一篇文章中，來自魏茲曼科學研究所的研究人員揭示了木星氣旋風暴的奧秘：哪些力量在起作用，將這些巨大的風暴固定在它們的極地位置，以及為什么它們的數(shù)量和位置隨著時間的推移或多或少保持不變。

“我們可以把木星看作是一個理想的氣候?qū)嶒炇遥?rdquo;魏茲曼地球和行星科學部的 Yohai Kaspi 教授說。地球是一個錯綜復雜的多變系統(tǒng)：它有海洋和大氣層、大陸、生物--當然還有人類活動。另一方面，木星是我們太陽系中最大的行星，由氣體組成，因此是一個更容易研究的系統(tǒng)，我們可以對其進行預測和測試假設(shè)。這些預測和假設(shè)所需的數(shù)據(jù)是由朱諾號收集的--這是一個由美國宇航局(NASA)在2011年發(fā)射的研究探測器，2016年中進入木星軌道。 Kaspi是NASA朱諾任務中的共同研究者，他見證了其中一個更令人興奮的發(fā)現(xiàn)：圍繞該行星兩極旋轉(zhuǎn)的氣旋風暴。

“如果我們看一下2016年之前拍攝的木星的老照片，” Kaspi 說，“我們看到，兩極通常表現(xiàn)為大片的灰色區(qū)域，因為當時沒有人知道它們實際上是什么樣子。” 其原因在于，太陽系是在同一平面上組織的，這與木星的赤道平面非常接近。因此，過去從地球或早期太空任務對該行星進行的觀測，大部分只能捕捉到木星的低緯度地區(qū)。因此，朱諾號任務值得注意的創(chuàng)新之一是它的極地軌道，這使研究人員第一次能夠詳細地觀察木星動蕩的兩極。這正是氣旋暴露的方式，令人驚訝的是，沿著北緯84度和南緯84度，氣旋有條不紊，像一個圓盤的肉桂卷。此外，從朱諾號圍繞木星的多次軌道上收集的數(shù)據(jù)表明，氣旋的數(shù)量仍然是固定的--8個在北極活動，5個在南極活動。“這一發(fā)現(xiàn)在當時非常令人驚訝，” Kaspi 說，“因為我們預計兩極或多或少是對稱的。”在之前的一項研究中，Kaspi利用木星引力場的不對稱性來確定強烈的東西向風帶的深度，這是木星大氣的特點。

在地球上，熱帶氣旋風暴在水溫超過26攝氏度的地區(qū)形成--通常是在大西洋和太平洋的中心--它們以圓周運動的方式向兩極漂移，這是由于地球自旋產(chǎn)生的拉力。另一方面，在木星上，強大的噴流阻止這些風暴在緯度60度以下形成--只有在它上方的氣流足夠弱，才能讓氣旋肆虐。是什么導致木星上的這些特殊風暴在緯度84?處保持穩(wěn)定?根據(jù)這項新的研究，木星的氣旋確實被吸引到兩極，但是位于氣旋環(huán)中心的極地風暴將它們推開，阻止它們到達極地本身。

“只要氣旋與極地保持一定的距離--它們就會被吸引過來。但是，它們越是靠近--就越是受到強烈的排斥。”Kaspi研究小組的博士生Nimrod Gavriel說，他的論文主要是闡釋這一現(xiàn)象。“問題是這種排斥效應是否強大到足以抵御磁極的吸引力。緯度84?是這些力量均衡的地方。”Gavriel和Kaspi提出了一個數(shù)學模型，該模型考慮了極地氣旋的直徑(在南極比在北極更大)，每個氣旋之間可能的最小距離，緯度84?周圍的表面積以及氣旋的大小和它們的旋轉(zhuǎn)，并準確預測了整個北極存在八個氣旋。至于南極，根據(jù)他們的計算，氣旋的數(shù)量應該是5.62個。這個數(shù)字與朱諾號收集的數(shù)據(jù)是一致的：實際上這個數(shù)字不可能存在，但南部的五個風暴經(jīng)常分離成六個風暴，正如在探測器圍繞木星的第十八和第三十四個軌道上觀察到的那樣。提出的模型也解釋了為什么在木星最近的鄰星--土星上沒有這種現(xiàn)象。

“我們正在努力了解大規(guī)模的大氣動力學，為木星的極地氣旋現(xiàn)象提供一個成功的解釋，使我們有信心真正知道那里發(fā)生了什么，” Kaspi 說。這種信心對我們地球上的人來說可能是最重要的，因為對氣旋的深入了解可以幫助氣象學家預測，例如，我們星球的升溫將如何影響風暴在地球上的移動--這是人類在不久的將來最有可能面臨的挑戰(zhàn)。但 Kaspi 對木星的探索的迷戀更為直接。“太平洋上沒有新的島嶼可以發(fā)現(xiàn)，太陽系中的大多數(shù)行星體都已經(jīng)被繪制成地圖。木星和其他氣態(tài)行星的兩極，也許是太陽系中最后一個仍有待探索的點。”

每個木星氣旋的直徑約為4000-5000公里，它們的旋轉(zhuǎn)速度高達每小時360公里。

“我們期待在未來幾年內(nèi)從朱諾號上獲得更多有價值的數(shù)據(jù)，”Kaspi 補充說，在最近將朱諾號任務延長至2025年之后。他總結(jié)說：“由于航天器的極地軌道的逐漸變化，它現(xiàn)在越來越接近木星的北極，使我們能夠從幾個專門的儀器中獲得關(guān)于這個極地地區(qū)的信息。”

關(guān)鍵詞： 奧秘 木星氣旋 魏茨曼科學研究所 風暴