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外行星大气遗产计划!哈勃望远镜到底观测到了什么?

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  今年,木星与地球“面面相觑”。意思就是说地球和木星将在其轨道上与太阳排成一条直线。而这,不仅仅意味着木星将在此时最接近地球——达到约6.7亿公里(4.16亿英里)的距离——而且面向太阳的那部分半球将完全被阳光照亮。

  

  由于木星现在所在的位置,它在夜空中会比一年中的任何时候都要明亮。这也就不奇怪美国国家航空航天局(NASA)和欧洲航天局(ESA)要利用这种有利的对准条件,使用哈勃太空望远镜拍摄这颗行星的图像。4月3日,哈勃已经拍摄了木星的精彩彩色图像(如上图所示),这张照片现在已经发布。

  

  哈勃使用其广角3号相机(WFC3),能够在可见光、紫外和红外光谱中观察木星。从这些观测结果中,哈勃科学团队的成员制作了一张最终的合成图像,使其大气层中的一些特征——一些直径只有130公里的部分——可以被辨认出来。其中包括木星的五颜六色的带,以及它的大规模反气旋风暴。

  

  木星大红斑的图像,由旅行者1号太空探测器在1979年3月5日飞越时拍摄,并于1998年11月6日重新处理。图源:NASA/JPL

  其中最大的一个——大红斑——据信自从17世纪首次被观测到以来就一直在地表肆虐。此外,据估计,其外缘的风速可达120米/秒(430公里/小时;267英里/小时)。考虑到它的尺寸——从西到东24000到40,000公里,从南到北12000到14,000公里——它的大小足以吞噬整个地球。

  

  天文学家已经注意到,在整个有记录的历史中,风暴似乎一直在缩小或扩大。正如哈勃望远镜(和地面望远镜)拍摄的最新图像所证实的那样,风暴仍在继续缩小。早在2012年,就有人提出大红斑可能最终会消失,而这一最新证据似乎证实了这一点。

  

  没有人完全确定风暴为什么会慢慢坍塌;但多亏了所观测到的图像,研究人员对木星大气层的动力机制有了更好的理解。除了大红斑,类似但规模较小的反气旋风暴在更南纬度,也就是Oval BA(通常将它称为“大白斑”)或“红斑少年”(也就是“小红斑”)都是在这张最新的图像中捕捉到的。

  

  “大白斑”位于被称为南温带的地区,2000年,在三场小型白色风暴相撞后,人们首次注意到了这场风暴。从那时起,这场风暴的规模、强度和颜色都有所增加(变红了,就像它的“老大哥”一样)。据目前估计,风速已经达到618公里/小时(384英里/小时),并且已经变得和地球本身一样大(超过12000公里,直径7450英里)。

  

  2015年1月19日,在外行星大气层遗产(Opal)计划期间拍摄的木星图像。图源:NASA/ESA/A.Simon(GSFC)/M.Wong(加州大学伯克利分校)/G.Orton(JPL-Caltech)

  然后是组成木星表面并赋予其独特外观的色带。这些云带本质上是与赤道平行的不同类型的云,根据其化学成分的不同,它们的颜色也不同。白色波段的氨晶体浓度较高,而深色波段(红色、橙色和黄色)的浓度较低。

  同样,这些颜色图案也会受到化合物上升流的影响,这些化合物在暴露于太阳的紫外线下时会变色。这些五颜六色的化合物被称为发色团,很可能是由硫、磷和碳氢化合物组成的。木星上高达650公里/小时(约400英里/小时)的强烈风速也确保了波段的分离。

  这些和其他对木星的观测是外行星大气遗产(OPAL)计划的一部分。这个项目致力于确保哈勃在退役前获得尽可能多的信息——在本世纪30年代或20世纪40年代的某个时候——这个计划确保每年都有时间专门用于观察木星和其他气体巨星。该计划希望从获得的图像中创建出行星科学家可以在哈勃退役后很久才可能研究明白的地图。

  该项目最终将在大范围的滤光片中观测太阳系中的所有巨型行星。这项研究不仅有助于科学家研究巨型行星的大气层,而且还能更好地了解地球大气层和太阳系外行星的大气层。该计划始于2014年,从研究天王星开始,自2015年以来则一直在研究木星和海王星。今年,它将开始观测土星。

  作者: universetoday

  FY: 罗导

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