木星上的风暴正在扰乱这个星球的彩色腰带

深深扎根于木星大气层的暴风云正在影响着地球的白色区域和色彩斑斓的腰带，对它们的流动造成干扰，甚至改变它们的颜色。

由于加利福尼亚大学伯克利分校的六个地面光学和射电望远镜以及美国宇航局的哈勃太空望远镜对地球进行了协调观测，天文学家及其同事已经能够追踪这些风暴的影响 - 可见明亮在它们出现的地带上，在行星的氨冰云之上掠过。

这些观测结果最终将帮助行星科学家了解木星的复杂大气动力学，木星具有大红斑和彩色层状蛋糕状带，使其成为太阳系中最美丽，最多变的巨型气体行星之一。

在智利的阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)首次观测前几天，业余天文学家菲尔·迈尔斯在澳大利亚发现了一个这样的羽状物，一周后哈勃拍摄的照片显示羽状物产生了第二羽。并在南赤道带的云带中留下下游干扰。随后上升的羽毛与木星强大的风相互作用，从原点向东和向西延伸云层。

三个月前，北赤道带北部略有亮点。虽然这些羽毛在2017年消失了，但腰带已向北扩展，其北缘已从白色变为橙色。

加州大学伯克利分校的天文学教授，研究负责人Imke de Pater说：“如果这些羽毛充满活力，并继续发生对流事件，它们可能会随着时间的推移而扰乱其中一个频段，尽管可能需要几个月的时间。” “通过这些观察，我们看到一个正在进行的羽流和其他人的后遗症。”

对羽流的分析支持了这样的理论：它们起源于云顶下方约80公里处的液态水云。描述结果的论文已被接受在天文学杂志上发表，现已上线。

木星的大气主要是氢气和氦气，含有微量的甲烷，氨，硫化氢和水。最顶层的云层由氨冰组成，包括我们用肉眼看到的棕色带和白色区域。在该外部云层下面放置一层固体硫氢化铵颗粒。更深的是，在上层云层下方约80公里处，是一层液态水滴。

暴风云de Pater和她的团队研究出现在带和区域中作为明亮的羽状物，其行为很像地球上雷暴之前的积雨云。木星的暴风云，就像地球上的那些，经常伴随着闪电。

然而，光学观测不能在氨云下面看到，所以de Pater和她的团队一直在用射电望远镜深入探测，包括ALMA和新墨西哥州的超大阵列(VLA)，由美国国家科学基金会资助国家射电天文观测台。

ALMA阵列对木星的第一次观测发生在2017年1月3日至5日之间，几天之后，行星的南赤道带的业余天文学家看到了其中一个明亮的羽状物。一周之后，哈勃，夏威夷的VLA，Gemini，Keck和Subaru天文台以及智利的超大望远镜(VLT)拍摄了可见光，无线电和中红外线的图像。

De Pater将ALMA无线电观测结果与其他数据相结合，专门针对新酿造的风暴，因为它冲穿了上层甲基的氨冰云。

数据显示，这些暴风云达到了对流层顶 - 大气中最寒冷的部分 - 它们像砧座形状的积雨云一样散开，在地球上产生闪电和雷声。

“我们的ALMA观测结果首次表明在高能喷发期间会产生高浓度的氨气，”德帕特说。

观察结果与一种称为湿对流的理论一致，即关于这些羽状物是如何形成的。根据这一理论，对流带来的氨和水蒸气混合物足够高 - 在云顶下方约80公里处 - 使水凝结成液滴。冷凝水释放热量，使云膨胀，并迅速向上漂浮通过其他云层，最终突破大气顶部的氨冰云。

羽流的动量将过冷的氨云带到现有的氨冰云之上，直到氨结冰，形成一个明亮的白色羽状物，突出了围绕着木星的彩色条带。

“我们对这些数据非常幸运，因为它们是在业余天文学家在南赤道带发现明亮的羽状物后几天拍摄的，”德佩特说。“通过ALMA，我们观察了整个行星，看到了羽状物，而且由于ALMA探测器位于云层之下，我们实际上可以看到氨云下面发生了什么。”

哈勃在ALMA之后一周拍摄了图像并拍摄了两个独立的亮点，这表明羽状物来自同一个源，并被高空急流向东传播，导致腰带出现大的干扰。

巧合的是，三个月前，在北赤道带以北观察到了明亮的羽状物。2017年1月的观测表明，该带的宽度已经扩大，首次看到羽状的带从白色变为橙色。De Pater怀疑北赤道带向北扩张的原因是来自氨耗尽的气体的气体回落到更深的大气中。

De Pater的同事和澳大利亚墨尔本大学的共同作者Robert Sault使用特殊的计算机软件分析ALMA数据，以获得与哈勃拍摄的可见光照片相当的表面无线电地图。

“木星每10小时旋转一次通常会使无线电地图模糊，因为这些地图需要花费很多时间来观察，”索尔说。“此外，由于木星的大尺寸，我们必须'扫描'这个星球，所以我们最终可以制作一个大型马赛克。我们开发了一种技术来构建一个完整的地图。”

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