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木星的大红斑为何是棕红色?
时间:2014-12-19 10:56 作者:shenkong 浏览读取中…
NASA的卡西尼号探测器任务专家Kevin Baines等人分析卡西尼号于2000年12月飞掠木星的观测资料,配合实验室实验研究所得结果后表示:著名的木星大红斑(Great Red Spot)之所以呈现棕红色,是因为木星高层大气受到阳光照射而分解的简单化合物,并非先前认为是来自木星云层下方的红色化合物

研究人员利用紫外线照射氨和乙炔气体,以模拟阳光对这些存在于木星大红斑极高层云层中的物质的影响。结果发现这些物质会产生带红色的物质,Baines等人将之与卡西尼号可见光与红外勘测光谱仪(VIMS)所观测的大红斑影像予以比较,结果发现这些红色混和物的光散射性质),几乎与一个大红斑最高层的红色物质的理论模型完全吻合。

根据实验模拟结果,在大红斑最上层那些红色物质以下之处,其实颜色非常淡,基本上呈现亮白色或灰色。木星的主要组成成分几乎全都是氢和氦,仅有非常少量的其他元素。科学家很想瞭解哪些元素混合之后会形成如今所见的木星云层的颜色,并由此推敲这颗气体巨行星的实际组成成分。

一开始人们认为,大红斑的颜色应该是来自氢硫化铵(H5NS)这种更复杂的分子被阳光照射后分解的结果;氢硫化铵是木星主要云层中的主要组成成分之一。然而,他们很快就发现,实验显示氢硫化铵分解后的产物,并不会产生红色调,反而是出现明亮的各种绿色调。这个与预期截然不同的结果,让这些天文学家相当吃惊,并促使他们往木星高层大气云层中相当常见的其他氨和碳氢化合物分子的简单混合物来寻找答案。最后才发现:氨(NH3)和乙炔(C2H2)被紫外线分解之后的产物色调,最符合卡西尼号侦测结果。

大红斑是存在时间非常长的木星大气特徵,其宽度相当于2倍地球直径左右。木星具有3个主要云层,各自有其特定高度,由最上层至最下层的主要组成分别是:氨、氢硫化铵和水。至于为何红色调仅出现在大红斑和少数小一点的斑点中?这些天文学家认为:关键就在海拔高度。大红斑的云顶高度非常高,比木星上其他任何云层都还高!

这些天文学家认为大红斑的高度不仅能让它红化,而且还能加强这个红色色调。大红斑内的风会将氨冰粒子传递到比一般大气高度还高的地方,因而可让这些氨冰粒子暴露在更强的太阳紫外辐射中。此外,大红斑内的涡流特性会限制粒子,不让它们逃出大红斑。这些原因都会让大红斑的云顶高度增加到比原来预期还高的程度。

木星其他区域的色调基本上大都是橘色、棕色或甚至不同红色程度的色调混合的结果。Baines表示:这些都是高度较高、明亮但比较稀薄的云朵,因此可以看到大气比较深层的地方,而这些较深之处存在著发出各种颜色的物质,所以产生颜色的方式,和大红斑云顶的红色应该是不相同的。

木星的大红斑

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