NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了木星大气层的新特征
赤道附近狭窄的急流风速达到每小时320英里。
NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜在木星的大气层中发现了一个前所未有的新特征。高速急流宽度超过3000英里（4800公里），位于木星赤道主云层上方。这一喷流的发现让我们了解了木星以湍流著称的大气层是如何相互作用，以及韦伯是如何独特地追踪这些特征。
图片：韦伯拍摄的木星
这幅来自NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜的NIRCam（近红外相机）的木星图像显示了这颗宏伟行星在红外光下的惊人细节。在这幅图像中，亮度表示高海拔。无数明亮的白色“斑点”和“条纹”很可能是凝结对流风暴的高空云顶。在这张图片中极光以红色出现，延伸到木星北极和南极上方的更高的高度。相比之下，赤道地区北部的暗带几乎没有云层覆盖。
影像来源： NASA, ESA, CSA, STScI, R. Hueso (University of the Basque Country), I. de Pater (University of California, Berkeley), T. Fouchet (Observatory of Paris), L. Fletcher (University of Leicester), M. Wong (University of California, Berkeley), J. DePasquale (STScI)
“这完全出乎我们的意料。”西班牙毕尔巴鄂巴斯克大学的里卡多·韦索说，他是描述这一发现的论文的主要作者。“我们在木星大气中一直看到的模糊阴影现在变成了清晰的特征，随着行星的快速旋转，我们可以跟踪这些特征。”
研究团队分析了2022年7月拍摄的韦伯NIRCam（近红外相机）的数据。早期发布科学项目由加州大学伯克利分校的伊姆克·德·佩特和巴黎天文台的蒂埃里·福切联合领导，旨在用四种不同的滤镜每隔10小时或一个木星日拍摄木星图像，每种滤镜都能够独特地探测木星大气不同高度的小特征变化。
“尽管各种地面望远镜，像NASA的朱诺号和卡西尼号这样的航天器，以及NASA的哈勃太空望远镜已经观察到了木星系统不断变化的天气模式，但韦伯提供了关于木星环、卫星和大气层的新发现。”德·佩特指出。
虽然木星在许多方面与地球不同——木星是一个巨大的气体行星，而地球是一个多岩石、温和的世界——但这两颗行星都有分层的大气层。这些其他任务观测到的红外、可见光、无线电和紫外光波长探测了地球大气层的更低、更深层——那里存在巨大的风暴和氨冰云。
图片：木星的赤道急流
这幅来自NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜的NIRCam（近红外相机）的木星图像显示了这颗宏伟行星在红外光下的惊人细节。在这幅图像中，亮度表示高海拔。无数明亮的白色“斑点”和“条纹”很可能是凝结对流风暴的高空云顶。在这张图片中极光以红色出现，延伸到木星北极和南极上方的更高的高度。相比之下，赤道地区北部的暗带几乎没有云层覆盖。在韦伯2022年7月拍摄的木星图像中，研究人员最近发现了一股时速320英里（515公里）的狭窄急流，位于木星赤道主云层上方。
影像来源：NASA, ESA, CSA, STScI, R. Hueso (University of the Basque Country), I. de Pater (University of California, Berkeley), T. Fouchet (Observatory of Paris), L. Fletcher (University of Leicester), M. Wong (University of California, Berkeley), J. DePasquale (STScI)
另一方面，韦伯的近红外观测比以前更深入，对木星云顶上方15-30英里（25-50公里）的高海拔大气更敏感。在近红外成像中，高海拔的雾霾通常显得模糊，赤道地区的亮度增强。使用韦伯望远镜，可以在明亮的模糊带中分辨出更精细的细节。
新发现的急流时速约320英里（515公里），是地球上五级飓风持续风速的两倍。它位于木星云层上方25英里（40公里）的平流层中。
通过比较韦伯在高海拔观测到的风和哈勃在更低海拔观测到的风，研究团队可以测量出风随高度变化的速度和产生风切变的速度。
图片：木星的风
研究人员使用NASA詹姆斯·韦伯太空望远镜的NIRCam（近红外相机）发现，木星赤道上方的主云层上方有一股高速急流。在2.12微米的波长下，研究人员观察到木星云顶上方约12-21英里（20-35公里）的高度，发现了几个风切变，或者风速随高度或距离变化的区域，这使他们能够跟踪急流。这张图片突出显示了木星赤道区周围的几个特征，在行星自转一周（10小时）之间，这些特征明显受到急流运动的干扰。
影像来源：NASA, ESA, CSA, STScI, Image: NASA, ESA, CSA, STScI, R. Hueso (University of the Basque Country), I. de Pater (University of California, Berkeley), T. Fouchet (Observatory of Paris), L. Fletcher (University of Leicester), M. Wong (University of California, Berkeley), A. James (STScI)
虽然韦伯望远镜的精细分辨率和波长覆盖范围允许探测用于跟踪急流的小云特征，但哈勃望远镜在韦伯观测后一天进行的补充观测对于确定木星赤道大气的基本状态以及观察木星赤道与急流无关的对流风暴的发展也至关重要。
“我们知道韦伯和哈勃望远镜的不同波长将揭示风暴云的三维结构，但我们也能够利用数据的时间来观测风暴发展的速度。”加州大学伯克利分校的团队成员迈克尔·王补充说，他领导了哈勃望远镜的相关观测。
研究人员期待着用韦伯对木星进行更多的观测，以确定急流的速度和高度是否会随着时间的推移而变化。
图片：放大韦伯的木星视图
韦伯木星图像的放大视图。
影像来源：NASA, ESA, CSA, STScI, R. Hueso (University of the Basque Country), I. de Pater (University of California, Berkeley), T. Fouchet (Observatory of Paris), L. Fletcher (University of Leicester), M. Wong (University of California, Berkeley), J. DePasquale (STScI)
“木星在其赤道平流层中有着复杂但可重复的风和温度模式，高于在这些波长下测量的云和雾中的风。”英国莱斯特大学的研究团队成员利·弗莱彻解释说。“如果这种新急流的强度与这种振荡的平流层模式有关，我们可能会预计喷流在未来2到4年内会发生很大变化——在未来几年内测试这一理论将非常令人兴奋。”
弗莱彻继续说道：“让我惊讶的是，经过多年来从众多天文台追踪木星的云和风，我们仍然有更多关于木星的知识要了解，像个急流这样的特征可以一直隐藏在视野之外，直到2022年这些新的NIRCam图像被拍摄下来。”
研究人员的研究结果最近发表在《自然-天文学》上。
詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯将解开我们太阳系中的谜团，展望其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是由NASA及其合作伙伴ESA和CSA领导的一项国际计划。
参考来源：
https://www.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-discovers-new-feature-in-jupiters-atmosphere/