科学家确认木星被“氨冰雹”轰炸 或影响气态巨行星族群

一项最新研究证实,木星上存在氨冰雹(mushballs)暴雨这一奇特现象。该发现不仅揭开了木星大气层中氨分布不均的谜团,还可能对其他气态行星的研究产生深远影响。早在2020年,一组科学家就提出关于木星大气层的奇特理论:在木星强烈雷暴期间,会形成被冰包裹的“冰沙球”(mushballs),它们从高空坠落,致使氨在大气层中分布不均。不过,这一理论因过于离奇,让科学家们花了数年试图推翻它。

科学家确认木星被“氨冰雹”轰炸 或影响气态巨行星族群

近日,加州大学伯克利分校(UC Berkeley)的行星科学家在《科学进展》杂志上发表新研究,证实这一奇特现象不仅真实存在,还可能在太阳系其他气态行星上发生。研究团队通过分析木星的雷暴云层发现,这些冰沙球是由水冰和氨组成的“冰沙状”球体,外层有坚硬的水冰外壳。它们在木星大气层中上下移动,将氨从高层大气带到深层,改变了木星大气层的化学成分。

研究主要作者、加州大学伯克利分校研究生克里斯·莫克尔(Chris Moeckel)和天文学教授伊姆克·德·帕特(Imke de Pater)表示,起初他们觉得这一理论过于复杂,不太可能是真的。莫克尔称:“我们花了三年时间试图证明它是错的,但最终没能做到。”

木星以狂暴天气闻名,包括气旋、反气旋、大型风暴以及富含氨的羽流。其大气层主要由氢气和氦气组成,还含有少量氨和水。研究发现,木星大气层中的强烈雷暴云位于云顶下方约64公里处,这些云层将水冰带到极高海拔,有时甚至高于可见云层。在高海拔地区,氨像防冻剂一样融化冰,与水结合形成氨水混合物,随后被水冰包裹,形成冰沙球。

研究团队利用朱诺号探测器的微波辐射计、甚大天线阵和哈勃太空望远镜的观测数据,首次创建了木星大气层的3D可视化模型。该模型证实了冰沙球的存在,并表明这种冰沙暴雨可能在土星、天王星和海王星等其他气态行星上也存在。

科学家确认木星被“氨冰雹”轰炸 或影响气态巨行星族群

研究发现,木星上大部分天气系统较浅,发生在可见云层下方约10到20公里范围内,但一些大型风暴和涡旋可深入木星平流层。莫克尔表示:“每次观察木星,大部分看到的只是表面现象。虽然大部分天气系统较浅,但一些大型风暴和涡旋可以穿透深层。”

这项研究不仅解释了木星大气层中氨分布不均的谜团,还揭示了气态行星大气层的复杂性。莫克尔指出,通常只能看到这些行星的高层大气,但这不能代表行星内部真实情况。他说:“木星的湍流云顶会让人误以为整个大气层是均匀混合的,但我们的研究发现,尽管表面看起来动荡不安,但深层实际上是非常稳定和缓慢的。”

这项研究为未来对木星及其他气态行星的探索提供了新视角,有助于科学家更好地理解这些行星的内部结构和大气动态。

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