“朱諾”探測器測得木星赤道區含水量

近日，“朱諾”探測器遞交了它的首份與木星大氣含水量有關的科學報告，並發表在《自然：天文學》雜誌上。報告認為，木星赤道附近的大氣水分子含量大約是0。25%——比太陽高出了幾乎3倍（並非是基於液態水的比較，而是基於太陽上構成水的化學元素，亦即氧和氫）。

“朱諾”2017年9月1日拍攝的木星赤道以南地區。

NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Kevin M。 Gill

水是“生命之源”，亦是“生命三要素”之一。木星大氣究竟含有多少水，是解開太陽系形成之謎中的關鍵一環。木星可能是第一個形成的太陽系行星，它攫取了太陽星雲中大部分未被太陽攫取的氣體和塵埃。

雖然自“旅行者”探測器以來人們就發現木星上存在與水汽有關的閃電，但是一直以來天文學家都難以對木星大氣的含水量作出準確估算。

1995年“伽利略”探測器釋放的大氣探測器深入木星大氣，傳回了木星雲層以下120千米處的含水量資料。但是科學家卻驚訝地發現，“伽利略”的資料顯示，木星大氣含水量居然還不到理論預測值的1/10。

有意思的是，在“伽利略”釋放的大氣探測器所能到達的最深處，木星大氣的含水量呈現出了上升態勢。此處深度遠在理論預測木星大氣充分混合的深度以下。充分混合意味著無論在哪裡，含水量都是恆定的，接近於一個全球平均值。因此在結合了同時期地基望遠鏡提供的紅外資料後，科學家認為，“伽利略”釋放的大氣探測器很可能恰好進入了一個在氣象學上異常乾燥和溫暖的點。

鑑於“伽利略”的教訓，科學家對“朱諾”探測器的探測方式加以了改進。“朱諾”能夠對面積更大的區域進行水丰度探測。新型的微波輻射計能夠使用六個天線對木星大氣的多個深度進行同步探測。基於和微波爐同樣的原理，微波輻射計能夠感知水對特定波長微波輻射的吸收，並根據測得的溫度，推知木星大氣深處的含水量和含氨量（氨也會吸收微波輻射）。

科研人員是基於“朱諾”的前8次科學飛掠資料，獲得他們想要的發現的。他們首先把目光放在了木星的赤道附近，因為即便是在深處，那裡的木星大氣也比其他地區混合得更充分。“朱諾”的輻射計能夠探測到木星雲層下方150千米處的含水量資料。結果發現木星赤道區的含水量要比“伽利略”的探測結果高出很多。

接下去研究人員還將對木星的其他地區進行探測，探尋緯度、地區差異和木星含水量之間的關係，以及存在大量氣旋的極地在這方面所起的作用。

木星赤道區的濃厚白雲。在微波頻率上，這些白雲是透明的，“朱諾”因此可以使用微波輻射計探測木星大氣深處的水。這張照片是“朱諾”2017年12月16日拍攝的。

NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Kevin M。 Gill

參考：

Findings From NASA‘s Juno Update Jupiter Water

Mysteryhttps：//www。nasa。gov/feature/jpl/findings-from-nasas-juno-update-jupiter-water-mystery