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作者 主題: 新研究显示木星大红斑或为阳光作用结果  (閱讀 1391 次)
peter
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« 於: 2014-11-15 09:53:49 »

新研究显示木星大红斑或为阳光作用结果
http://www.cnbeta.com/articles/346115.htm
科学家根据对美国航天局(NASA)卡西尼号任务数据的分析,提出木星大红斑的颜色可能是大气层顶部简单化学物质被阳光照射后分解的结果。这一论点颠覆了其他有关大红斑颜色的理论。以往认为,来自木星云层下方的红色化学物质才是大红斑呈现出红色的原因。研究显示,是阳光的作用使木星的大红斑呈现出特别的红色。大红斑的云层比木星其他区域高得多,红色斑块在形成之后就被涡流限制住了。

在亚利桑那州图森市举行的美国天文学会行星科学会议上,卡西尼号团队科学家、在NASA喷气动力实验室任职的凯文·贝恩斯(Kevin Baines)发表了研究结果。利用卡西尼号于2000年飞掠过木星的数据,结合实验室内的试验结果,凯文·贝恩斯和同事鲍勃·卡尔森(Bob Carlson),以及汤姆·莫玛丽(Tom Momary)得出了新的观点。

在实验室中,研究者用紫外线对氨气和乙炔进行轰击,以模拟阳光对大红斑云层极端高度上这些分子的作用。轰击产生了一种红色物质,研究团队将其与卡西尼号可见光与红外绘图光谱仪(VIMS)观察到的大红斑数据进行比较。他们发现,这种红色物质的光散射特性与大红斑的模型十分吻合。在这个模型中,红色物质被限制在巨大涡流的最上层。

“我们的模型显示,在由红色物质组成的最顶层以下,大红斑绝大部分的颜色是比较淡的,”贝恩斯说,“在红色‘晒伤层’下方的云很可能是白色或灰色。”换句话说,有某种“着色剂”被限制在了云层的顶部,这与常见的理论完全不同。许多人认为,大红斑的红色来源于云层下方深处不断涌上来的化学物质。但是,如果红色物质一直从下往上运输,那么在其他高度的大气层上也应该会出现红斑。

木星几乎都是由氢和氦组成,只有极其稀少的其他元素。一直以来,科学家对木星云层中独特色调的形成很感兴趣,他们试图找出导致这一现象的元素组合。如果找到答案,将为科学家提供更多有关这颗巨型行星形成和变化的信息。

贝恩斯和同事们一开始推测,大红斑的颜色可能来自阳光照射引起的氢硫化铵分解。氢硫化铵组成了木星的一个主要云层。然而,他们很快发现,分解产物不仅没有呈现出红色,反而是明亮的绿色。这一结果促使他们尝试更简单的组合,即在木星高空常见的氨与碳氢化合物。

结果表明,氨和乙炔在紫外线下的分解产物与卡西尼号获得的数据最为吻合。大红斑是木星大气层中长期存在的壮观现象,其宽度相当于两个地球。木星具有三个主要云层,占据了不同的高度,从高到低分别是:氨、氢硫化铵和水蒸气云。至于为什么只有在大红斑,以及少数较小的斑点上才会出现较深的红色,研究者认为云层高度是关键因素。“大红斑处于极高的位置,”贝恩斯说,“它的高度比木星其他地方的云层都高得多。”

研究团队认为,大红斑的高度不仅是红色产生的原因,也起到了加强作用。在大红斑区,风能把氨冰粒运输到更高的大气层中,从而暴露在更为强烈的太阳紫外线下。除此之外,大红斑的涡流也限制住了物质颗粒的流动。所有这些因素,使大红斑顶部的颜色变得比其他各处都更深。

木星的其他区域呈现出混合了橙色、棕色甚至红色的颜色。贝恩斯说,这些地方的高空云层较薄,可以透过大气层看到下方更加丰富多彩的物质。
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peter
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« 回覆文章 #1 於: 2014-12-17 10:28:55 »

http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1332
 2014-12-17 大紅斑為什麼是紅色的?新研究顯示應是來自陽光分解的產物

卡西尼號(Cassini)任務科學家Kevin Baines等人分析卡西尼號於2000年12月飛掠木星的觀測資料,配合實驗室實驗研究所得結果顯示:著名的木星大紅斑(Great Red Spot)之所以呈現棕紅色,是因為木星高層大氣受到陽光照射而分解的簡單化合物,並非先前認為是來自木星雲層下方的紅色化合物。

  這些研究學者在實驗室中,利用紫外線照射氨(ammonia)和乙炔(acetylene)氣體,以模擬陽光對這些存在於木星大紅斑極高層雲層中的物質的影響。結果發現這些物質會產生帶紅色的物質,Baines等人將之與卡西尼號可見光與紅外勘測光譜儀(Visible and Infrared Mapping Spectrometer,VIMS)所觀測的大紅斑影像予以比較,結果發現這些紅色混和物的光散射性質(light-scattering properties),幾乎與一個大紅斑最高層的紅色物質的理論模型完全吻合。

  Baines表示:根據實驗模擬結果,在大紅斑最上層那些紅色物質以下之處,其實顏色非常淡,基本上呈現亮白色或灰色。

  木星的主要組成成分幾乎全都是氫和氦,僅有非常少量的其他元素。科學家很想瞭解哪些元素混合之後會形成如今所見的木星雲層的顏色,並由此推敲這顆氣體巨行星的實際組成成分。

  Baines等人最初認為,大紅斑的顏色應該是來自氫硫化銨(ammonium hydrosulfide,H5NS)這種更複雜的分子被陽光照射後分解的結果;氫硫化銨是木星主要雲層中的主要組成成分之一。然而,他們很快就發現,實驗顯示氫硫化銨分解後的產物,並不會產生紅色調,反而是出現明亮的各種綠色調。這個與預期截然不同的結果,讓這些天文學家相當吃驚,並促使他們往木星高層大氣雲層中相當常見的其他氨和碳氫化合物分子的簡單混合物來尋找答案。最後才發現:氨和乙炔(C2H2)被紫外線分解之後的產物色調,最符合卡西尼號偵測結果。

  大紅斑是存在時間非常長的木星大氣特徵,其寬度相當於2倍地球直徑左右。木星具有3個主要雲層,各自有其特定高度,由最上層至最下層的主要組成分別是:氨、氫硫化銨和水。至於為何紅色調僅出現在大紅斑和少數小一點的斑點中?這些天文學家認為:關鍵就在海拔高度。大紅斑的雲頂高度非常高,比木星上其他任何雲層都還高!

  這些天文學家認為大紅斑的高度不僅能讓它紅化,而且還能加強這個紅色色調。大紅斑內的風會將氨冰粒子傳遞到比一般大氣高度還高的地方,因而可讓這些氨冰粒子暴露在更強的太陽紫外輻射中。此外,大紅斑內的渦流特性會限制粒子,不讓它們逃出大紅斑。這些原因都會讓大紅斑的雲頂高度增加到比原來預期還高的程度。

  木星其他區域的色調基本上大都是橘色、棕色或甚至不同紅色程度的色調混合的結果。Baines表示:這些都是高度較高、明亮但比較稀薄的雲朵,因此可以看到大氣比較深層的地方,而這些較深之處存在著發出各種顏色的物質,所以產生顏色的方式,和大紅斑雲頂的紅色應該是不相同的
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