美國宇航局（NASA）的朱諾號探測器收集的重力數據顯示，木星的大氣風暴以柱狀的方式深入到行星內部，與其自轉軸平行。這項研究的論文近日發表在《自然·天文學》雜志上。
了解木星的大氣
木星的大氣翻滾不息，一直是天文學家和行星科學家的研究熱點，而自2016年進入軌道以來，朱諾號探測器就一直在近距離觀察這一奇觀。在迄今為止的55次靠近飛越中，一套科學儀器透過木星的亂云層，揭開了這個氣態巨行星的內部運作機制。
利用無線電科學探測木星的內部
朱諾號探測器了解行星內部的一種方法是利用無線電科學。科學家們利用NASA的深空網絡天線，跟蹤朱諾號探測器的無線電信號，當它以每小時近13萬英里（20.9萬公里）的速度飛越木星時，測量其速度的微小變化——小到每秒0.01毫米。這些變化是由行星的重力場的變化引起的，通過測量它們，朱諾號探測器可以實際上看到木星的大氣層。
這樣的測量已經導致了許多發現，包括木星深處存在一個稀薄的核心，以及行星的帶狀區域和帶狀結構的深度，它們從云層頂部向下延伸約1860英里（3000公里）。
先進的數學技術
為了確定風暴的位置和柱狀特征，研究的作者應用了一種數學技術，該技術可以對地球等巖石行星的重力變化和表面高程進行建模。在木星，這種技術可以用來精確地繪制深處的風。使用朱諾號探測器的高精度數據，作者們能夠在之前使用NASA的開創性的木星探測器旅行者號和伽利略號的數據創建的模型的基礎上，將分辨率提高了四倍。
“我們應用了一種針對地球行星稀疏數據集的約束技術來處理朱諾號探測器的數據，”來自美國宇航局噴氣推進實驗室的朱諾號探測器科學家、重力科學研究的負責人瑞安·帕克（Ryan Park）說。“這是第一次將這種技術應用于外行星。”
重力場的測量結果與二十年前的一個模型相吻合，該模型確定了木星強大的東西向帶狀風暴從白色和紅色的云層帶狀區域和帶狀結構向內延伸。但是，測量結果還揭示了，這些帶狀風暴并不是像輻射球體一樣向各個方向延伸，而是向內延伸，呈柱狀，并沿著木星的自轉軸的方向。木星深處的大氣風暴的結構自上世紀70年代以來一直存在爭議，而朱諾號探測器現在已經解決了這一爭議。
“朱諾號探測器測量的40個重力系數都與我們之前的計算相符，如果風暴在柱狀區域向內延伸，我們預期重力場會是什么樣子，”研究的主要作者、以色列魏茨曼科學研究所的約海·卡斯皮（Yohai Kaspi）說，他也是朱諾號探測器的聯合研究員。“當我們意識到所有的40個數字都完全符合我們的計算時，感覺就像中了彩票。”
貢獻和未來的期待
來自魯汶天主教大學、比利時皇家天文臺、布魯塞爾自由大學、安特衛普大學和列日大學的天體物理學家在處理和分析朱諾號探測器的數據方面具有重要的專業知識，他們在實施這些重點產品發布方面發揮了重要作用。他們的努力得到了歐洲空間局和比利時科學政策辦公室的支持。
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