公民科学家揭示木星云层成分 与我们想象的不同
公民科学家揭示木星云层成分 与我们想象的不同
木星，这颗太阳系中体积最大的行星，其神秘的云层结构一直吸引着科学家的目光。最近，一项结合业余和专业天文学家努力的开创性研究，重新定义了我们对木星大气云层的理解。
这幅由NASA的朱诺号航天器拍摄的图像显示了木星动态北温带中大量旋转的云层。图片来源：Gerald Eichstädt 和 Sean Doran (CC BY-NC-SA) 增强的图像，基于NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS提供的图像
科罗拉多州业余天文学家Steven Hill博士的最新研究发现，木星云层的主要成分并非之前认为的氨冰，而是硫化氢铵和烟雾。这一突破性发现于2025年1月1日发表在《地球物理研究杂志 - 行星》上。
Hill博士表示，使用市售望远镜和专用过滤器，可以测量木星云顶的氨含量和压力。他的研究不仅证明了业余天文学家有能力绘制木星大气中的氨分布图，还揭示了一个令人惊讶的事实：这些云层位于木星温暖大气的深处，不可能由氨冰组成。
牛津大学物理系的Patrick Irwin教授将Hill博士的分析方法应用于欧洲南方天文台甚大望远镜（VLT）的观测数据。通过模拟光与气体和云层之间的相互作用，研究团队发现，木星的主要云层比之前认为的要深得多，位于压力和温度更高的区域。由于温度过高，氨无法凝结，因此这些云层必须由其他物质组成——硫化氢铵。
这项研究的重要意义在于，它提供了一种简单且成本低廉的分析方法，使得公民科学家能够追踪木星大气特征中的氨和云顶压力变化。这种方法的普及，有望为专业研究提供重要补充，帮助科学家更好地理解木星长期神秘的云层性质以及大气循环机制。
研究合著者之一、英国天文学会的约翰·罗杰斯指出，这项技术的一个特殊优势是，业余爱好者可以经常使用它来将木星上可见的天气变化与氨变化联系起来，氨变化可能是天气的重要成分。
这项研究还发现，木星大气中的光化学反应非常活跃，在潮湿、富含氨的空气上升区域，氨被破坏和/或与光化学产物混合的速度比氨冰形成的速度要快。因此，主云层实际上可能由硫化氢铵与光化学烟雾产物混合而成，从而产生木星图像中看到的红色和棕色。
在对流特别强烈的小区域，上升气流可能足够快，可以形成新鲜的氨冰。NASA的伽利略号等航天器偶尔会观测到这样的区域，最近NASA的朱诺号也观测到这样的区域，在那里可以看到一些小的高空白云，它们的阴影投射在下面的主云层上。
欧文教授及其团队还将该方法应用于VLT/MUSE对土星的观测，并发现所得到的氨图与其他研究（包括詹姆斯·韦伯太空望远镜观测确定的氨图）的结果类似。同样，他们发现主要反射水平远低于预期的氨凝结水平，这表明土星大气中正在发生类似的光化学过程。
这项研究不仅更新了我们对木星大气的认识，更重要的是，它展示了业余天文学家与专业科学家合作的巨大潜力，为未来的行星科学研究开辟了新的可能性。
原文来自ScitechDaily