一位天文爱好者与专业的天文学家携手,利用一种传统的观测手段,在太阳系最大的行星——木星上,揭示了一个令人费解的谜团。
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通过市售望远镜和特定的滤镜,对木星大气中的氨丰度进行了详细测绘,结果却与现有的理论模型产生了冲突。他的数据似乎表明,构成木星云层图案的物质或许并非我们一直以来所认为的氨冰。
木星的大气主要由氢和氦组成,其中还含有少量的氨、甲烷和水汽等。这些微量成分在木星云层的不同高度上聚集,并以其独特的物理特性反射阳光,形成了木星那令人叹为观止的外观。特别是氨,由于其倾向于向气压最低的地方集中,科学家们一直认为,木星云层的上部主要由氨冰颗粒构成。
为了验证这一观点,Steve Hill采用了一种传统的光谱分析方法。他通过观测可见光谱中619纳米和647纳米这两个波段,分别对应甲烷和氨的吸收线,来估算这两种气体的浓度。其中,甲烷的吸收线作为参考,因为科学家们对木星大气中甲烷的丰度有着较为准确的认识。通过比较甲烷和氨的吸收线,Hill能够高精度地计算和绘制出木星云层中氨的分布特点。
然而,他的观测结果却出人意料。他发现,氨冰晶体反射的阳光主要来自那些气压和温度都相对较高的地方,而根据理论,氨应该集中在气压较低的区域。具体来说,理论上氨应该集中在气压大约为0.7巴的地方,而实际上,氨却集中在气压2至3巴的深处。这一发现彻底颠覆了科学家们对木星云层成分的传统认知。
面对这一令人困惑的观测结果,研究人员开始重新审视木星大气层的成分和结构。他们推测,构成木星云层的可能并非氨冰,而是其他物质,如氢硫化铵晶体,或者是木星大气中复杂光化学反应产生的雾霾颗粒。木星云层的色彩特征也表明,它可能并非由纯冰组成,而是某种奇异的水氨混合物。然而,这种混合物的确切成分仍然是一个未解之谜。
研究人员还发现,木星大气层中正在发生着大量复杂的光化学反应。在大部分地方,氨在上升到云层顶部的过程中,就会因为受到阳光的照射而被分解破坏。因此,木星大气中纯氨晶体的数量可能非常稀少,仅限于某些对流极强的小范围内。
为了验证Hill的观测结果,研究人员还将其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了比较。虽然这些数据在一定程度上支持了Hill的观测结果,但仍存在一些限制和不确定性,需要进一步的观测和研究来消除。