科学家终于解开木星极地气旋形成之谜

科学家终于明白了位于木星两极的十几个巨型旋风的成因，原来和地球海洋上形成对流的机制一样。

朱诺号探测器拍摄到的木星上的巨大气旋。（NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS）

木星的大气环境是太阳系行星里面最疯狂的一个。多亏了美国宇航局（NASA）派去的朱诺号（Juno）探测器，现在科学家逐渐了解到关于木星越来越多的信息。

其中，木星两极十几个大型气旋是木星上引人好奇的现象之一。自从2016年科学家第一次发现它们以来，至今它们一个也不多、一个也没少：北极有八个、南极有五个。

这些气旋每个都非常大，最大的直径大约有5,000公里——比美国大陆还宽。而且，每个气旋还附带一些小气旋，有的是直径从500～1,600公里不等的中型气旋，有的是直径一百公里左右的柱状气旋。

1月10日发表于《自然·物理学》（Nature Physics）期刊的一份研究，通过分析朱诺号发回的数据，发现这些气旋的成因与促成地球海洋涡流的机制一样。在物理学上，液体和气体都会流动，所以物理学家都把它们看作是“流体”。

木星是一颗巨大的气态行星，直径是地球的11倍多。和地球上的情形一样，木星大气中温度高、密度小的空气会上升，到达一定高度后冷却形成云层;温度低一些、密度大一些的空气则下降。在木星上，快速上升的空气提供动力，带动能量传递，向这些大型极地气旋提供能量。这个过程称为湿对流（moist convection）。

这份研究报告的第一作者加利福尼亚大学圣迭戈分校（University of California, San Diego）的博士后研究员利亚·西格尔曼（Lia Siegelman）说，如果把地球卫星拍摄的洋面上浮游植物大量繁殖的照片，和木星两极疯狂气旋的照片摆在一起，其实没什么差别。“我看到木星气旋周围还有小气旋、柱状气旋等形态丰富的湍流，这让我想起海洋内涡流的情形。”

研究人员把测量的温度、计算出的风速、追踪到云层的移动轨迹等信息，与朱诺探测器在极地上空拍摄的红外线照片提供的数据对比，从而确定这些巨型气旋的体积和位置分布等信息。

朱诺探测器目前位于绕行木星极地的轨道上，计划工作到2025年，在未来几年里还会近距离飞过木星好几次。