朱诺号任务发现木星的风穿透圆柱形层

美国宇航局朱诺号任务收集的重力数据表明，木星的大气风以圆柱形方式穿透木星，平行于其自转轴。关于这一发现的论文最近发表在《自然天文学》杂志上。

木星动荡大气层的暴力性质长期以来一直是天文学家和行星科学家着迷的源泉，自2016年进入轨道以来，朱诺号一直在场旁观察着木星上发生的事情。迄今为止，在该航天器的55次飞行中，每一次都会有一套大量的科学仪器已经在木星湍流的云层下方进行了观察，以揭示这颗气态巨行星是如何从内到外运作的。

朱诺号任务了解地球内部的一种方式是通过无线电科学。当朱诺号以接近130,000英里/小时(209,000公里/小时)的速度飞过木星时，科学家们使用NASA的深空网络天线跟踪航天器的无线电信号，测量其速度的微小变化——小至每秒0.01毫米。这些变化是由行星重力场的变化引起的，通过测量它们，任务基本上可以看到木星的大气层。

此类测量带来了众多发现，包括木星深处存在稀释核心以及木星区域和带的深度，这些区域和带从云顶向下延伸约1,860英里(3,000公里)。

做数学题

为了确定风的位置和圆柱性质，该研究的作者应用了一种数学技术来模拟地球等岩石行星的重力变化和表面高度。在木星，该技术可用于准确绘制深度风图。使用高精度朱诺号数据，作者能够将分辨率比之前使用美国宇航局开拓性木星探险家航行者号和伽利略号数据创建的模型提高四倍。

“我们应用了一种为类地行星上的稀疏数据集开发的约束技术来处理朱诺号数据，”朱诺号科学家、南加州美国宇航局喷气推进实验室的该任务重力科学调查负责人瑞安·帕克(RyanPark)说。“这是第一次将这种技术应用于外行星。”

重力场的测量结果与一个有两个十年历史的模型相匹配，该模型确定木星强大的东西向纬向流从云层白色和红色区域和带向内延伸。但测量结果还表明，纬向流不是像辐射球那样向各个方向延伸，而是向内呈圆柱形，并且沿着木星旋转轴的方向定向。自20世纪70年代以来，木星深层大气风的结构一直存在争议，而朱诺号任务现已解决了这一争论。

该研究的主要作者、朱诺号合作者、以色列魏茨曼科学研究所的约海·卡斯皮(YohaiKaspi)表示：“朱诺号测量的所有40个重力系数都与我们之前对风向圆柱体内部渗透时重力场的预期计算结果相符。”-研究者。“当我们意识到所有40个数字都与我们的计算完全相符时，感觉就像中了彩票一样。”

除了更好地了解木星的内部结构和起源之外，新的重力模型应用程序还可用于更深入地了解其他行星的大气层。

朱诺号目前正在执行延长任务。除了飞越木星之外，这艘太阳能航天器还完成了对木星冰冷卫星木卫三和木卫二的一系列飞越，并且正在数次近距离飞越木卫一。12月30日的木卫一飞越将是迄今为止最接近的一次，飞越木卫一的火山覆盖表面约930英里(1,500公里)以内。

朱诺号任务的首席研究员斯科特·博尔顿说：“随着朱诺号旅程的进展，我们正在取得科学成果，真正定义了新木星，并且可能与我们太阳系内外的所有巨行星相关。”位于圣安东尼奥的西南研究所。“新确定的重力场的分辨率与我们20年前估计的精度非常相似。很高兴看到我们的预测与结果之间如此一致。”

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