木星的红色斑点–一种简单的化学物质被阳光分解的产物

时间：2021-10-06 08:25:03 来源：

研究表明，日光的影响会产生木星大红色斑点的颜色。该特征的云远高于地球上其他地方的云，并且其涡旋性质会在形成红色微粒后将其限制在外。

美国宇航局卡西尼号任务的新数据表明，木星大红色斑点的颜色很可能是简单化学物质被行星高层大气中的阳光分解的产物，这与该斑点引人注目的颜色起源的另一种领先理论相矛盾，即红色化学物质来自木星的云层。

卡西尼团队的科学家凯文·贝恩斯（Kevin Baines）将于本周提交结果，该科学家是位于美国加利福尼亚州帕萨迪纳市NASA喷气推进实验室的科学家，在亚利桑那州图森举行的美国天文学会行星科学会议处。

Baines和JPL的同事Bob Carlson和Tom Momary结合了卡西尼号（Cassini）2000年12月木星飞越的数据和实验室实验得出了他们的结论。

在实验室中，研究人员用紫外线轰炸了木星上已知存在的化学物质氨和乙炔气体，以模拟大红色斑点中极高云层处太阳对这些物质的影响。这产生了带红色的物质，研究小组将其与卡西尼的可见光和红外测绘光谱仪（VIMS）观察到的“大红色斑点”进行了比较。他们发现，红色混合物的光散射特性与“大红色斑点”的模型非常吻合，其中红色材料被限制在巨型旋风状特征的最上游。

贝恩斯说：“我们的模型表明，大红色斑点的大部分实际上是淡淡的颜色，在红色物质的上层云层之下。”“在微红色的'晒伤'下，云层可能发白或发灰。”他说，局限于云层顶部的着色剂将与竞争理论相矛盾。该理论认为，斑点的红色是由于可见云层下方深处形成的上升化学物质所致。如果从下方运输红色物质，则也应将其放在其他高度，这会使红色斑点变红。

木星几乎完全由氢和氦组成，只散布着其他元素。科学家有兴趣了解哪些元素的组合导致了木星云中所见的色相，因为这将提供对这颗巨型行星构成的见解。

Baines及其同事最初着手确定“大红色斑点”的颜色是否可能源于太阳引起的更复杂分子氢硫化铵的分解，氢硫化铵是木星的主要云层之一。他们很快发现，他们的实验所生产的产品不是红色，而是绿色的鲜明阴影。这一令人惊讶的负面结果促使研究人员尝试在木星的高海拔地区简单地将氨与碳氢化合物进行简单组合。事实证明，用紫外线分解氨和乙炔最适合卡西尼号收集的数据。

“大红点”是木星大气层中长达两个地球的长期存在的特征。木星拥有三个主要的云层，它们在天空中占据特定的高度。从最高到最低，它们是：氨，硫化氢铵和水云。

至于为什么只在大红色斑点和地球上一些小得多的斑点上看到强烈的红色，研究人员认为海拔高度起着关键作用。“伟大的红色斑点非常高，”贝恩斯说。“它到达的高度比木星上其他地方的云高。”

团队认为，该地点的高空既可以启用也可以增强红色。它的风将氨冰颗粒传输到大气中的程度比平常更高，因为它们会暴露在更多的太阳紫外线下。另外，斑点的涡旋性质限制了颗粒，防止它们逸出。这会导致该点云顶的发红增加，超出预期的范围。

木星的其他区域显示出橙色，棕色甚至红色阴影的混合调色板。贝恩斯说，在这些地方，已知高云层薄得多，可以看到存在更多五颜六色物质的大气深处。

卡西尼－惠更斯号飞行任务是美国宇航局，欧洲航天局和意大利航天局的合作项目。JPL是帕萨迪纳市加利福尼亚理工学院的统称，负责管理NASA在华盛顿的科学任务委员会的任务。VIMS团队位于图森的亚利桑那大学。

图像：NASA / JPL-Caltech /太空科学研究所

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