近日,一项由天文爱好者与专业天文学家携手完成的研究,在木星大气观测中揭示了令人惊讶的新发现。
长久以来,科学家们普遍认为,木星标志性的云层主要由氨冰颗粒构成。然而,天文爱好者Steve Hill通过家用望远镜及特定滤镜,对木星大气中的氨含量进行了细致测绘,所得数据却与现有的木星大气理论模型产生了冲突。
木星的大气主要由氢和氦组成,同时含有少量的氨、甲烷和水蒸气等。这些微量成分因其独特的物理特性,在木星云层的不同高度聚集,形成了木星独特的视觉效果。特别是氨,因其倾向于向气压较低的区域集中,科学家一直认为木星可观测云层的上部主要由氨冰颗粒组成。
Hill采用了一种传统的光谱分析方法,通过观察特定气体吸收特定波长光线的程度,来估算气体的浓度。他特别关注了可见光谱中的619纳米和647纳米波段,这两个波段分别对应甲烷和氨的吸收线。利用甲烷吸收线作为参考,Hill能够推算出气压,并与氨的吸收线进行比较,从而高精度地绘制出木星云层中氨的分布。
然而,研究结果却出乎意料。Hill发现,氨冰晶体反射的阳光主要来自气压和温度都相对较高的区域,这与理论预测的氨应集中在气压较低的区域完全不符。实际上,氨在木星云层中的集中区域比理论预测的要深得多,理论预测氨应在气压约0.7巴处集中,而实际观测结果却显示在气压2至3巴处。
这一发现意味着,氨冰并非构成木星云层的主要成分。那么,木星云层究竟是由什么构成的呢?研究人员推测,可能是氢硫化铵晶体,或者是木星大气中光化学反应产生的雾霾颗粒。木星云层的色彩特征表明,它可能并非由纯冰组成,而是一种更为复杂的水氨混合物,但具体成分仍是个谜。
这一观测结果还揭示了木星大气中复杂的光化学反应过程。在大多数情况下,氨在上升到云层顶部的过程中会因阳光照射而分解。因此,木星大气中纯氨晶体可能非常稀少,仅在某些对流强烈的小范围内存在。
Hill的观测结果在与欧洲南方天文台甚大望远镜阵列和朱诺探测器的数据进行比对后得到了确认,尽管仍有一些限制需要克服。