海洋物理学解释木星上令人难以置信的极地气旋

　　美国宇航局（NASA）卫星拍摄的木星上的极地气旋的图像使科学家们能够研究驱动它们的力量。围绕木星及其79颗卫星飞行的是朱诺号航天器，这是一颗由美国宇航局资助的卫星，它将来自太阳系中最大行星的图像传回给地球上的研究人员。这些照片为海洋学家提供了1月10日发表在《自然-物理学》上的一项新研究的资料。该研究描述了木星两极的丰富湍流和驱动大型气旋的物理力量。
　　主要作者Lia Siegelman是物理海洋学家和加州大学圣迭戈分校斯克里普斯海洋研究所的博士后学者，在注意到木星极地的气旋似乎与她在读博士期间研究的海洋涡流有相似之处后，她决定继续这项研究。利用这些图像的阵列和地球物理流体动力学中使用的原理，Siegelman及其同事为长期以来的假设提供了证据，即潮湿的对流--当较热的、密度较小的空气上升时--驱动这些气旋。
　　Siegelman说：＂当我看到木星气旋周围丰富的湍流与所有的丝状物和较小的涡流时，它让我想起了在海洋中看到的涡流周围的湍流。这些在高分辨率的卫星图像上特别明显，比如说浮游生物的繁殖。＂
　　Siegelman表示，了解木星的能源系统（其规模远大于地球的能源系统）也可以帮助研究人员了解在地球上发挥作用的物理机制，突出一些可能也存在于地球上的能源路线。
　　她说：＂能够研究一个如此遥远的星球，并找到适用于那里的物理学，是非常迷人的。这就提出了一个问题，这些过程对我们自己的‘暗淡蓝点’是否也适用？＂
　　朱诺号是第一个捕捉木星两极图像的航天器；以前的卫星围绕着木星的赤道区域运行，提供了木星著名的大红斑的视图。朱诺号配备了两个摄像系统，一个用于拍摄可见光图像，另一个使用朱诺号红外极光成像仪（JIRAM）捕捉热信号，朱诺号航天器上的一个仪器由意大利航天局支持。
　　Siegelman及其同事分析了一系列捕捉木星北极地区的红外图像，特别是极地涡旋群。从这些图像中，研究人员可以通过追踪图像之间云层的移动来计算风速和风向。接下来，研究小组从云层厚度的角度解释了红外图像。热区对应的是薄云，在那里可以看到木星大气层的更深处。冷区域代表厚的云层，覆盖了木星的大气层。
　　这些发现为研究人员提供了关于该系统能量的线索。由于木星云层是在较热的、密度较小的空气上升时形成的，研究人员发现，云层内快速上升的空气作为一种能量来源，为更大尺度的环极和极地大气旋提供能量。
　　朱诺号于2016年首次抵达木星系统，为科学家们提供了对这些半径约为 1000 公里或 620 英里的大型极地气旋的第一印象。有八个这样的气旋出现在木星的北极，五个出现在木星的南极。自从五年前的第一次观测以来，这些风暴一直存在。研究人员不确定它们是如何起源的，或者它们已经循环了多长时间，但是他们现在知道，湿润的对流是维持它们的原因。研究人员在观察到木星上风暴中的闪电后，首次假设了这种能量转移。
　　朱诺号将继续围绕木星运行至2025年，为研究人员和公众提供该行星及其广泛的卫星系统的新图像。