氨“蘑菇”驱动着木星奇异的闪电

通过|2020年8月6日

氨气意外地在木星上产生了浅闪电。

图片来源:NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill

美国宇航局“朱诺号”探测器的观测结果显示,木星的大气层比科学家最初预计的要复杂。由美国宇航局喷气推进实验室(JPL)领导的一个多机构小组报告了一种新型的“浅闪电”,与冰和氨的糊状冰雹一起被称为“mushballs”。该小组的发现最近发表在期刊上JGR行星自然

“朱诺号”太空探测器于2011年发射,并于2016年开始运行,其目标是更多地了解这颗巨型行星的大气组成、重力和磁场,以及它的磁层。

1979年,美国国家航空航天局(NASA)的旅行者号(Voyager)在经过木星时第一次看到了闪电。从那时起,科学家们推测这种闪电是在类似于地球上的雷暴中产生的,在地球上的雷暴是由固体、液体和气体共存地区的水的相互作用相驱动的。据美国宇航局说,这是由飞行的任务,像“航行者”号,只观察到低空亮点在木星的云顶,这表明闪光起源于深水基云形成可见的表面以下约50公里,那里的温度接近0°C。

但“朱诺号”的观测结果告诉我们一个不同的故事。

通过灵敏的仪器,“朱诺号”能够探测到火星阴暗面的闪电,那里的高海拔地区压力和温度都很低——远低于所有三种水相共存并形成典型陆地雷暴的条件。

研究人员认为,气态氨在这些地区起到了防冻剂的作用,将强风暴带入高层大气的水晶体从固体变成液体。这些氨和水的混合物导致了一些意想不到的气象现象,通过形成被称为“蘑菇球”的泥状氨/水冰雹的种子,当它们变得更重时落向地球,最终蒸发。

除了理解木星“浅层闪电”的驱动因素外,这个机制还帮助研究小组解释了氨在木星上的分布情况,这些氨原本被认为是混合良好的;然而,观察结果显示,该化学物质在赤道丰富,但在其他地方高可变性或损耗。

利用大气混合模型,研究小组能够证明这些“蘑菇”的形成使其深层大气中的氨变干,并解释了朱诺号观测到的变化是纬度的函数。

作者写道:“这些‘蘑菇’下落、蒸发,并继续在地球的深层大气中进一步下沉,造成了氨的损耗和变化,可能解释了朱诺号的观测结果。”

引用:

特里斯坦·吉洛等人。”风暴与木星氨的耗尽:I.“蘑菇”的微观物理学《JGR行星》(2020)。je006403 DOI: 10.1029/2020

海蒂·贝克尔等人。”木星上浅层的闪电“自然(2020)。DOI: 10.1038 / s41586 - 020 - 2532 - 1