韦伯太空望远镜揭示木星大气层新特征 - "完全出乎我们的意料"

韦伯太空望远镜揭示木星大气层新特征-"完全出乎我们的意料"木星赤道附近的狭窄喷流，风速为每小时320英里。这张木星图像来自美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的近红外相机（NIRCam），以红外光显示了这颗宏伟行星的惊人细节。在这张图片中，亮度表示高度。无数明亮的白色"斑点"和"条纹"很可能是高空对流风暴凝结的云顶。极光在本图中显示为红色，延伸至地球南北两极的高空。相比之下，赤道以北的深色带状区域几乎没有云层覆盖。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、RicardoHueso（UPV）、ImkedePater（加州大学伯克利分校）、ThierryFouchet（巴黎天文台）、LeighFletcher（莱斯特大学）、MichaelH.Wong（加州大学伯克利分校）、JosephDePasquale（STScI）虽然喷射流不像木星的其他一些特征那样直观或令人惊叹，但它让研究人员对木星大气层各层之间如何相互作用有了令人难以置信的了解，以及韦伯望远镜在未来将如何帮助这些研究。研究人员利用美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的近红外相机（NIRCam）发现了木星赤道上空的高速喷流，位于主要云层之上。在木星云层上方约12-21英里（20-35公里）的2.12微米波长处，研究人员发现了几处风切变，即风速随高度或距离变化的区域，这使他们能够跟踪喷流。这张图片突出显示了木星赤道周围的几个特征，在木星自转一圈（10小时）之间，这些特征非常明显地受到喷流运动的干扰。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、RicardoHueso（UPV）、ImkedePater（加州大学伯克利分校）、ThierryFouchet（巴黎天文台）、LeighFletcher（莱斯特大学）、MichaelH.Wong（加州大学伯克利分校）、JosephDePasquale（STScI）韦伯太空望远镜发现木星大气层的新特征美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜在木星大气层中发现了一个前所未见的新特征。这股高速喷流宽达3,000多英里（4,800公里），位于木星赤道上空的主云层之上。这一喷流的发现让人们了解到木星著名的动荡大气层各层之间是如何相互作用的，以及韦伯望远镜是如何独一无二地跟踪这些特征的。西班牙毕尔巴鄂巴斯克大学的里卡多-胡索（RicardoHueso）是描述这一发现的论文的第一作者。"我们一直认为木星大气层中的雾气是模糊的，现在看来是清晰的特征，我们可以随着木星的快速旋转进行追踪。"韦伯独特的成像能力研究小组分析了韦伯的近红外相机（NIRCam）在2022年7月拍摄的数据。由加州大学伯克利分校的ImkedePater和巴黎天文台的ThierryFouchet共同领导的"早期发布科学计划"旨在用四种不同的滤光片拍摄木星的图像，每种滤光片都能探测到木星大气层不同高度的微小特征变化，拍摄时间间隔为10小时，即一个木星日。木星的大气层是分层的，这幅插图展示了韦伯望远镜是如何独一无二地从比以前更高的大气层收集信息的。科学家们能够利用韦伯望远镜确定木星大气层不同层的风速，从而分离出高速喷流。对木星的观测是在三个不同的滤光片下进行的，相隔10个小时，也就是一个木星日，每个滤光片都能探测到木星大气层不同高度的细小特征变化。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、RicardoHueso（UPV）、ImkedePater（加州大学伯克利分校）、ThierryFouchet（巴黎天文台）、LeighFletcher（莱斯特大学）、MichaelH.Wong（加州大学伯克利分校）、AndiJames（STScI）德-帕特指出："尽管各种地面望远镜、美国宇航局的朱诺号和卡西尼号等航天器以及美国宇航局的哈勃太空望远镜已经观测到了木星系统不断变化的天气模式，但韦伯望远镜已经提供了有关木星环、卫星及其大气层的新发现。"对比鲜明的大气层虽然木星在很多方面都与地球不同--木星是一颗气态巨行星，而地球则是一个温带岩石世界--但两颗行星的大气层都是分层的。这些其他任务观测到的红外线、可见光、无线电和紫外线波长探测到了木星大气层的较低层和较深层--巨大的风暴和氨冰云就在那里。另一方面，韦伯望远镜的近红外波段比以前更远，它对大气的高空层很敏感，大约在木星云顶上方15-30英里（25-50公里）处。在近红外成像中，高空云雾通常显得模糊不清，赤道区域的亮度增强。通过韦伯望远镜，在明亮的朦胧波段内可以分辨出更精细的细节。这幅关于木星大气层中闪电、对流塔（雷头）、深水云和空地的插图是根据朱诺号太空船、哈勃太空望远镜和双子座天文台收集的数据绘制的。朱诺探测闪电放电产生的无线电信号。由于无线电波可以穿过木星的所有云层，朱诺号能够探测到云层深处的闪电以及木星日面的闪电。哈勃能探测到木星大气层中云层反射的阳光。不同波长的阳光可以穿透云层的不同深度，从而使研究人员能够确定云顶的相对高度。双子座号绘制了冷云的厚度图，这些冷云阻挡了来自云层下方较暖大气层的热红外光。厚厚的云层在红外地图上看起来很暗，而晴朗的云层则看起来很亮。综合观测结果可绘制三维云层结构图，并推断大气环流的细节。在潮湿空气上升（上升流和活跃对流）的地方会形成厚厚的高耸云层。较干燥的空气下沉（下沉）时，就会形成晴空。图中的云层比地球相对较浅大气层中的类似对流塔高五倍。图示区域的水平跨度是美国大陆的三分之一。资料来源：NASA、ESA、M.H.Wong（加州大学伯克利分校）、A.James和M.W.Carruthers（STScI）新发现的喷流时速约为320英里（515公里），是地球上5级飓风持续风速的两倍。它位于木星下平流层云层上方约25英里（40公里）处（见上图）。通过比较韦伯观测到的高空风和哈勃观测到的深层风，研究小组可以测量出风随高度变化的速度和产生风切变的速度。虽然韦伯望远镜精湛的分辨率和波长覆盖范围使其能够探测到用于跟踪喷流的小型云层特征，但在韦伯望远镜观测一天后，哈勃望远镜进行的补充观测对于确定木星赤道大气层的基本状态以及观测木星赤道上与喷流无关的对流风暴的发展情况也至关重要。加州大学伯克利分校的迈克尔-王（MichaelWong）补充说："我们知道韦伯和哈勃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性来观察风暴发展的速度，"他领导了相关的哈勃观测。未来的观测和影响研究人员期待用韦伯望远镜对木星进行更多的观测，以确定喷流的速度和高度是否会随着时间的推移而发生变化。研究小组成员、英国莱斯特大学的利-弗莱彻（LeighFletcher）解释说："木星赤道平流层的风和温度模式复杂，但可重复。如果这种新喷流的强度与平流层的振荡模式有关，我们可能会预计喷流在未来2到4年内会有很大变化--在未来几年检验这一理论将非常令人兴奋。"弗莱彻继续说："让我感到惊奇的是，在众多天文台对木星的云层和风进行了多年跟踪之后，我们仍然有更多关于木星的知识需要了解，而像这种喷流这样的特征在2022年拍摄这些新的NIRCam图像之前一直都是隐藏的。"研究人员的研究成果最近发表在《自然-天文学》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391227.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1391227.htm

外媒分享詹姆斯韦伯太空望远镜捕捉到的特殊木星影像

外媒分享詹姆斯韦伯太空望远镜捕捉到的特殊木星影像据外媒9月6日报道，如今，每当人们看到宇宙中某个事物的图像时，都会先由敬畏再到陶醉，最后发出疑问：这实际上是那个东西的样子吗？大多数时候，科学家们会在他们的空间图像中添加艺术元素。这不仅仅是为了美观，而是因为在强调原始行星视觉或描绘人类瞳孔无法察觉的宇宙光时，一点点着色会大有帮助。左图为木星的非彩色版本。右图颜色已被增强以展示木星的氛围。对于我们这些太空观察者来说，这意味着无论詹姆斯韦伯太空望远镜多么“努力”，结果却都不能说服我们所看到的图像其实是略添加艺术成分的。比如，船底座星云并不是融化的太妃糖，金星也并不是我们看到的芥末黄色的球体。但是现在，却发现了一个正相反的案例。2022年7月5日，美国宇航局朱诺号第43次近距离飞越这颗巨行星，为我们提供了这张木星图像。当地时间本周二，美国宇航局的朱诺号宇宙飞船拍摄到了接近现实中的木星表面图像。如果我们能像欣赏月亮一样凝视木星表面，这大概就是木星表面的样子。确实是太阳系之王。美国宇航局在一份声明中说，它具有更高的色彩饱和度和对比度，可以锐化小尺度的木星特征，这种操作对于减少肖像中的噪点或其他伪影很重要。朱诺号宇宙飞船最近所拍摄到的木星北极地区的巨大风暴影像“这清楚地揭示了木星大气中一些最有趣的方面，”美国宇航局表示，“包括不同化学成分导致的颜色变化、木星旋涡的三维性质，以及小而明亮的‘弹出’云它在大气层的较高部分形成。”毋庸置疑，这个图像版本的木星大理石皮肤无疑更具视觉冲击力。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1312929.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1312929.htm

NASA朱诺号航天器传回木星卫星木卫一的全新图像

NASA朱诺号航天器传回木星卫星木卫一的全新图像这并不是朱诺号第一次仔细观察木星周围的卫星。2022年，朱诺号完成了对木卫一的首次飞越，捕捉到了新的图像，展示了这颗美丽的卫星的全部光辉。木卫二的这些最新照片仅仅是探测器在绕行这个气体巨行星时的另一个缺口，它对木星及其各种卫星有了更多的了解。木卫二的这些最新照片是在朱诺号于5月16日完成其最近一次飞越时拍摄的。这些照片相对较远，让我们从远处看到了这颗月球，它的表面被笼罩在阴影中，相当神秘而美丽。美国国家航空航天局表示，截至最近的这次飞越，朱诺号太空探测器已经飞行了5.1亿英里，在此期间记录了与木星四个最大卫星中的三个卫星的亲密接触。最近一次飞越是朱诺号最接近木卫一的一次，其在22060英里处经过。朱诺号现在处于其扩展运行阶段的第三年，这些最近的木卫一照片也远远不是它的终点。这个太空轨道飞行器还将探索木星内部一些卫星所在的环形系统，为这些卫星提供更多的洞察力。而且木星有很多卫星供我们探索，只有土星的卫星数量超过它（最近又发现了62颗，已知总数来到145颗），成为我们太阳系中拥有最多卫星的行星。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1361133.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1361133.htm

詹姆斯-韦伯太空望远镜揭示土星旋转的季节变化

詹姆斯-韦伯太空望远镜揭示土星旋转的季节变化2022年11月JWSTMIRI/MRS对土星观测的蒙太奇，需要四块瓦片来研究土星的北半球和星环。MIRI主要对温度敏感；土星的颜色是蓝色（11.6微米，感知平流层温度）、绿色（10.1微米，探测对流层上部温度）和红色（10.3微米，感知对流层下部温度）的组合，使用的是MIRI的MRS频道2。光环使用了不同的滤光片组合：MRS频道3的蓝色（13.5µm）、绿色（14.6µm）和红色（15.5µm）滤光片，可提供稍宽的视场。背景中显示的是2022年9月获取的哈勃可见光观测数据，以作对比。图片来源：NASA、ESA和AmySimon（NASA-GSFC）；图像处理：AlyssaPagan(STScI))在土星北极开始退入极地冬季的黑暗之前，新的观测结果还让我们最后一次看到了土星的北极，那里有巨大的充满碳氢化合物气体的温暖漩涡。这张星际天气报告要归功于莱斯特大学领导的研究小组从JWST上分析的新图像，该图像发表在JGR:Planets上。这些图像让我们对这颗以冰环闻名的巨大外行星的四季变化有了新的认识。与地球一样，土星也有轴向倾斜，并以同样的方式经历季节。不过，土星绕太阳一周需要30年，因此四季持续的时间为7.5个地球年。两个世界的北半球夏季现在都即将结束。地球将于9月迎来北半球秋分，而土星将于2025年迎来北半球秋分，这意味着两颗行星的北极都将迎来漫长的极地冬季。工具和发现莱斯特研究小组利用JWST上的中红外仪器（MIRI）对土星的大气层进行红外光研究，这使他们能够测量从汹涌的云顶到大气层中被称为平流层的高空区域的温度、气体丰度和云层。MIRI仪器将红外光分成不同的波长，这样科学家们就能看到行星大气层中各种化学物质的指纹。在这幅由MIRI观测到的几个波长组合而成的图像中，来自北极的明亮热辐射以蓝色格外显眼。在北极可以看到温暖的1500公里宽的北极气旋（NPC），这是卡西尼飞行任务首次观测到的。它被一个更广阔的温暖气体区域所包围，该区域被称为北极地平流层漩涡（NPSV），形成于土星春季，并持续了整个北部夏季。在土星漫长的夏季，这些温暖的漩涡在平流层的高处被太阳的热量加热。随着2025年秋分的临近，北极平流层漩涡将开始降温，并随着北半球退入黑暗的秋季而消失。JWSTMIRI/MRS于2022年11月对土星的观测动画，展示了土星在不同波长下的外观变化。黄色代表土星大气中明亮温暖的部分，而紫色区域则较冷较暗。明亮的北极漩涡在感应平流层的波长下清晰可见，而土星的带状外观在感应对流层的波长下更加明显。由于衍射的原因，波长越长，图像的空间分辨率越低。背景中显示的是2022年9月获取的哈勃可见光观测数据，以作对比。资料来源：NASA、ESA和AmySimon（NASA-GSFC）；图像处理：AlyssaPagan（STScI）对比观测和启示通过对中红外光谱建模，科学家们注意到土星季节周期中这一特殊时刻的平流层温度和气体分布与卡西尼飞行任务在北部冬季和春季观测到的分布截然不同。土星有一个大尺度的平流层环流模式，冬季北部中纬度地区气温较高，乙烷和乙炔等碳氢化合物过多，这意味着富含碳氢化合物的空气从高空下沉。人们认为空气在夏季中纬度南部上升，穿过赤道，然后下沉到冬季中纬度北部。2022年11月拍摄的近红外中分辨率光谱仪结果显示，这种平流层环流现在已经逆转，在北纬10度至40度之间的北部出现了较低的平流层温度和较低的碳氢化合物丰度，这表明夏季贫碳氢化合物空气上涌，然后流向南方。莱斯特大学物理和天文学院的LeighFletcher教授说："来自JWST的新数据的质量简直令人叹为观止--在短短的一组观测中，我们就能够将卡西尼任务的遗产延续到一个全新的土星季节，观察天气模式和大气环流如何对不断变化的阳光做出反应。""JWST能够观测到以往任何航天器都无法观测到的波长，产生的精美数据集让人对未来几年的工作充满期待。对土星的观测只是对所有四颗巨行星观测计划的第一步，JWST提供的能力超越了我们过去所拥有的一切--如果我们能从对一个世界的单次观测中获得如此多的新发现，想象一下还有什么发现在等待着我们？"土星被选为JWST的早期目标，以测试其能力。莱斯特物理与天文学院博士后研究员奥利弗-金博士解释说："因为土星又大又亮，还在旋转，并在天空中移动，这就给近红外成像仪的小视场带来了挑战--近红外成像仪在任何时候都只能看到土星的一小块区域，而且与JWST的常规目标相比，土星太亮了，我们有可能使探测器饱和。观测分为三块，从赤道到北极，然后到星环进行最后一块观测。""在此之前，还没有任何航天器曾出现在土星北部夏末秋初的探索现场，因此我们希望这只是一个起点，希望JWST能够在未来十年里延续卡西尼号的传奇。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393027.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1393027.htm