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宇宙飛船與望遠鏡一起探測木星會不會有所發現？

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宇宙飛船與望遠鏡一起探測木星會不會有所發現？

文章插圖
美國國家航空航天局的哈勃空間望遠鏡以及夏威夷雙子座地面望遠鏡聯合朱諾太空飛行器一起探測太陽系最猛烈的風暴，這些風暴發生在5億多英里外的巨大行星木星上 。
由邁克爾· 王帶領的加利福尼亞大學伯克利分校研究團隊包括了來自馬里蘭州綠帶城美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心的艾米·西蒙和同樣來自伯克利的伊姆克·德帕特 。他們將哈勃和雙子座在多重波長下的觀察發現與朱諾飛行器軌道上的木星近景圖結合起來，以深入了解這顆遙遠星球上波云詭譎的天氣 。
無線“燈光秀”
相比于地球的風暴，木星的連續風暴更為龐大，其伴隨著從地面到天空40英里高的雷暴（地球常規雷暴的5倍）和擁有地球最大“超級閃電”三倍多能量的強大閃電 。
正如地球上的閃電,木星的閃電束也像無線發射器一樣，在劃破天空的同時發送出無線電波以及可見光 。
朱諾飛行器就會在在風暴團上方低飛，和它賽跑，來偵察被稱做“天電”和“吹哨人”的無線信號 。被捕捉到的無線信號甚至可以接著被用于在木星白天的一面和閃電無法被看到的深云團上繪制閃電 。
每在同一路線時，哈勃和雙子座兩兩遠望，拍攝作為解釋朱諾飛行器近距離觀察發現關鍵的木星高分辨率全球視圖 。西蒙解釋道：“朱諾飛行器的微波輻射儀器通過偵測可以穿透深厚云層的高頻無線電波來深入探索木星的大氣層 。而哈勃和雙子座的數據可以告訴我們那些云層有多厚以及我們有多深入觀察那些云層 ?！?br /> 通過將朱諾飛行器探測到的閃電映射到由哈勃拍攝的木星光學圖像和雙子座同時拍到的紅外熱成像圖上，研究團隊已經能夠證明閃電的爆發和云團結構的三種組合有關：由水構成的深云團，濕潤氣流上升引起的大型對流云塔（本質上是木星雷暴云），以及可能是由對流云塔外干燥氣流的下沉而形成的晴朗云區 。
哈勃望遠鏡的數據顯示了對流云塔中密集云團的高度以及深水云團的深度 。雙子座望遠鏡的數據則清晰展現了高云層中的空白區，而深水云團很有可能在那里被看到 。
在一種被稱作褶皺纖維狀云區的湍流區中，閃電是很常見的，這表明濕對流正在其中發生 。他說道：“這些氣旋性渦旋可能是內部能量煙囪，來從對流中幫助釋放內在能量 。這樣的情況并不普遍，但是這樣的氣旋似乎是在促成對流的形成 ?！?br /> 將閃電和深水云關聯起來的能力也為研究人員提供了另一個估算木星大氣層含水量的方法，這對于理解木星以及其他氣體巨星和冰巨星是如何形成的，還有太陽系作為一個整體是如何因此形成的十分重要 。
雖然之前的太空任務已經收集了一些關于木星的資料，但很多細節仍然成謎，包括深層大氣層含有多少水，熱氣到底是如何從內部流出的，以及是什么導致了云層的某些顏色和圖案 。這些問題的整合答案能夠幫助人們深入了解大氣動力學和大氣層的三維空間結構 。
“鬼火”大紅斑
隨著哈勃和雙子座在朱諾任務中對木星進行更為頻繁的觀察，科學家們也因此能夠研究一些像大紅斑的短期變化和出現短暫圖案等的現象 。
此次朱諾飛行器拍攝的以及之前木星任務中的圖片揭示了大紅斑中深色圖案的出現，消失以及變化 。單看一組圖片并不能明確知道這些現象是否是由高云層中的一些神秘黑色物質導致的，又或者它們其實是高層云團中的一些洞，就像是通往下面更深、更暗云團的窗戶 。
而現在，通過對比哈勃和雙子座在數小時之內拍攝到的可見光學圖像和紅外熱成像圖，再來回答這些問題是可能的 ?？梢姽庀碌纳钌珔^域在紅外線下非常亮眼，這表明他們實際上就是云層中的洞 。在無云區域，木星內部以紅外光線的形式釋放的熱量得以自由遁入太空(不然就會被高層云團擋住)，從而在雙子座的圖片中顯得明亮 。
“就像是一簇鬼火，”王說到：“你在沒有云的地方看它是明亮的紅外光線，但當云密布時，它在紅外線下又是深色的 ?！?br /> 圖源：美國國家航空航天局，歐洲航天局，邁克爾·王及其團隊
上圖關于木星大紅斑的圖片是由哈勃太空望遠鏡和雙子座望遠鏡在2018年4月1日收集的數據制作的 。通過將兩個不同的望遠鏡在幾乎同一時間拍攝的圖像整合起來，天文學家們得以確認大紅斑上的黑色圖案是云層中的洞，而不是一堆暗物質 。
左上（廣角）和左下（特寫）：哈勃拍攝到在木星大氣層的云層中反射的陽光（可見光波長）顯示了大紅斑中的深色圖案 。

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