“蘑菇球”:奇异的富含氨的冰雹为木星的天气带来新的曙光

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      水是行星气象学中的关键物质,被认为在它们的形成中起着关键作用。陆地风暴是由水动力学驱动的,产生的闪电风暴被认为与多相水共存的区域(固体、液体和气体)有关。像在地球上一样,木星的水被雷暴移动。这些被认为是在地球的深层大气中形成的,在可见云层下方约50公里处,那里的温度接近0摄氏度。当这些风暴足够强大时,它们将水冰晶体带入高层大气。

    木星-旋风-朱诺卡姆

      在第一篇文章中,美国和拉博托伊·拉格朗日的研究人员提出,当这些晶体与气态氨相互作用时,氨起到防冻剂的作用,将冰变成液体。在木星上,和在地球上一样,2/3的水和1/3的氨气的混合物在零下100摄氏度的温度下仍然是液态的。被高高地抛入木星大气层的冰晶被氨气融化,形成一种水-氨气液体,并成为奇异的氨冰雹的种子,研究人员称之为“蘑菇球”。糊状球变得更重,然后更深地落入大气中,直到它们到达蒸发点。这种机制将氨和水拖至地球大气层深处。

      朱诺公司的测量发现,虽然氨在木星赤道附近很丰富,但它的变化很大,通常在其他地方会耗尽到非常深的压力。在“朱诺”号之前,科学家们看到证据表明木星大气的一部分在相对较浅的深度被氨耗尽,但这从未被解释过。为了解释朱诺号发现氨在木星大部分区域的深度变化,研究人员开发了一个大气混合模型,并在第二篇文章中介绍。在这里,他们展示了雷暴的存在和水氨糊状物的形成使深层大气中的氨变干,并解释了朱诺观测到的作为纬度函数的变化。

      在第三篇文章中,研究人员报告了朱诺的一个相机对木星闪电的观察。小闪光在云顶上显示为亮点,其大小与它们在木星大气中的深度成正比。与之前只观察到深层闪电的任务不同,“朱诺”号离地球很近,因此能够探测到更小、更浅的闪电。这些闪光来自温度低于-66℃的地区,在这些地区,水不能单独以液态存在。然而,液体的存在被认为是闪电产生过程的关键。“朱诺”号在能产生液态氨水的高度探测到“浅闪电”风暴,这是对木球机制可能确实在木星大气中起作用的观测支持。

      了解木星和其他尚未探索的巨型行星如天王星和海王星的气象,应该能让我们更好地理解太阳系外气态巨行星的行为。

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