木星大气层中惊现发光异形

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翻译：张瀚之

校对：牧夫校对组

编排：陈宏宇

后台：朱宸宇

大红斑上空电离层中发现的奇怪形状。（ESA/韦伯、NASA & CSA、木星ERS团队、J.Schmidt、H.Melin、M.Zamani）

近期，不仅土星的大气层上被发现了奇怪的六边形，木星的大气层上也被观测到出现了一个奇怪的形状。

在木星大红斑上空的大气层中，天文学家们发现了一个形状奇怪的、还发着光的光圈。

在大红斑上的那片电离层里，高浓度的电离氢会在产生近红外辉光，表明木星比我们想象的要复杂、狂野、有趣得多。

英国莱斯特大学的行星科学家亨利梅因说：“天文学家们曾经都天真地认为这个区域很平静、很无聊。事实上，它和地球上的极光一样有趣，木星从未停止过给我们带来惊喜。”

木星大气层中的风暴以令人难以置信的速度长期肆虐，几个世纪以来从未停歇。而大红斑拿走了其中的“蛋糕”。大红斑不仅是木星里最大的风暴，也是太阳系中最大的，大小大约相当于一个地球。

地球上没有像大红斑一样的风暴，不过科学家们非常想知道是什么驱动着大红斑不同寻常的寿命。幸运的是，JWST可以帮我们进一步探索它。

JWST通过高分辨率近红外和中红外波段观察宇宙，而这种波段正好可以为我们打开观测木星大气的一扇新窗户：电离层。

在木星大气中的氢。海拔越高，颜色越红，海拔越低，颜色越蓝。（ESA/韦伯、NASA&CSA、H. Melin, M. Zamani）

来自太阳辐射的紫外线会电离木星大气层里的氢气，产生带正电的三氢阳离子（H3+），然后这些离子会产生红外线。因为在木星的中低纬度区域，离子数量较少，红外线的辉光会很微弱，并与其他光源混合在一起，所以我们还无法确切地观测三氢阳离子。

当JWST将目光投向木星之后，梅因和他的同事们获得了一些关键的数据，这些数据中的一部分可以帮助天文学家们确定H3+在低电离层中的分布。

令他们惊讶的是，他们在低电离层中发现了较高和较低浓度的H3+混合物。这表明，尽管氢电离的主要机制是紫外线，但还有其他因素在导致大气中出现了奇怪的混合物，也就是我们看到的神秘蓝色形状。

梅因说：“一种可能是重力波，就像当海浪冲击海滩是，会沙滩上产生涟漪的形状一样。”

“这些波是在大红斑的低层大气湍流产生的，它们会向上运动并改变大气层上部的结构。”

所以木星大气层的各层可能正在相互叠加，以复杂的的方式相互作用。木星大气层的建模表明，重力波可以产生木星电离层中H3+的密度变化。

然而，我们还需要更多的观测和分析才能确定到底发生了什么。这一新发现也提醒了我们，我们一直在忽视木星气象的一个非常重要的方面。

梅因说：“长期以来，木星的低纬度电离层一直被认为相当平静，尤其是与较活跃的极光带相比。JWST的观测结果向我们表明，这远非事实，而且木星有着前所未有的丰富特征。”。

“木星上下层大气和上层大气的强烈耦合也可能意味着其他巨行星，尤其是气态巨行星也可能存在强烈的耦合……”

这一发现已发表在《自然天文学》上。

责任编辑：郭皓存