木星的雲層下面是什麼?

喜歡看雲嗎?那是很逍遙的時光喔。如果想像力豐富,天上的雲有時會像各種動物或故事書裡的人物。

在地球上的我們總是從雲的下面看雲。但要是我們跑去看其他星球上的雲,就只能從雲的上方朝下望著雲看了,即使用大型望遠鏡,也不可能看到雲層下面有什麼。

但這次,凹瑪望遠鏡成功地窺看到木星雲層以下。這是因為木星大氣層深處的氣體會釋放出「毫米波」的電波輻射,這種輻射也算是一種光,但這種輻射能穿得透雲層,從下層穿透到上層,所以凹瑪望遠鏡可以偵測得到。
地球上的雲是由小水滴或小粒的冰晶組成的。然而,在木星上,木星表層雲層,則由結凍的氨氣小冰粒組成。因為木星一直非常快速地轉,氨氣雲被旋轉帶動,就拉成了一長條好像繫在木星腰上的皮帶,氨雲帶。

2017年1月時,業餘天文學家發現在氨雲帶中好像新增了一小撮好像白色羽毛的東西,可能有個雲帶裡在發生噴發。過沒幾天,天文學家就利用凹瑪望遠鏡觀測了白羽毛狀的那個東西下方的雲層,深度達到有80公里。

據凹瑪望遠鏡觀測結果顯示,因為木星上的雲在噴發,把氨氣向上推動,所以木星大氣深處的氨氣因此可以被上推到雲層表面,之後,當氨氣凝結成小冰晶時,就出現了那撮新的白羽毛狀的東西了。

這次多虧了凹瑪望遠鏡,所以我們知道,原來在木星那轉個不停的雲層下面發生著什麼事。無論如何,總不會有「人」能從木星雲層下面那邊,往上看這些雲吧?!

順便一提,凹瑪不可能單憑自己發現這個現象。天文學家還要把凹瑪觀測的結果與紫外線和其他電波望遠鏡的觀測結果綜合起來才完整。


 
Illustration of the astronomer Mathias holding an ALMA antenna

發現了什麼?

木星是太陽系中最大的行星。要是木星是個空心球的話,那麼,球裡面可以放得下至少1000個地球。木星和地球不同,它並沒有固態的表面。事實上,這顆巨大的行星主要由氫氣和氦氣組成,這點木星和太陽很像。在木星大氣層的表層的雲層是由凍結的氨晶體組成的。這個氨雲層的下面,則是一層「硫化氫銨」——是氫、氮、硫組成的一種化合物。再往下,就是由水滴構成的雲層了。儘管木星體積巨大,但它的旋轉速度非常快:木星上的一天不到10小時。由於木星的快速旋轉,木星表層大氣中的雲層會往暗帶(褐色)和亮帶(白色)延展,這種斑紋特徵,用一般業餘觀星用的望遠鏡就能看得到。

誰發現的?

凹瑪對木星的觀測是由Imke de Pater率領一群同事進行完成。Imke在荷蘭完成天文學位,現在在美國加州大學柏克萊分校當教授。整個團隊還有來自美、英、澳大利亞、日本、智利等國的科學家。這次的結果發表在《天文期刊》。

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