在浩瀚的宇宙中,木星这颗巨大的气态行星总是引发着人类无尽的好奇与探索。近日,一位天文爱好者与天文学家携手,通过传统观测手段,在木星的大气层中发现了一项令人惊讶的现象。
长久以来,科学家们普遍认为,木星那标志性的云层是由氨冰颗粒构成的。然而,天文爱好者Steve Hill利用市售望远镜和滤镜,对木星大气中的氨丰度进行了详尽的测绘,结果却与现有的理论模型产生了冲突。这意味着,构成木星云层图案的物质或许并非我们所认为的氨冰。
木星的大气主要由氢和氦组成,同时也含有少量的氨、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,形成各自独特的反射效果,赋予了木星那令人震撼的视觉美感。其中,氨因倾向于向气压最低处集中,所以科学家们一直认为,木星的可观测云层上部主要由氨冰颗粒构成。
然而,Steve Hill采用了一种传统的观测方法,通过分析光谱中特定气体吸收光的波长,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纳米两个波段,这两个波段分别与甲烷和氨相对应。利用甲烷的吸收线作为参考,他推算出了气压,并通过与氨吸收线的比较,高精度地绘制出了木星云层中氨的分布特点。
令人惊讶的是,Hill发现氨冰晶体反射的阳光主要来自那些气压和温度都偏高的区域,而理论上氨应该集中在气压较低的地方。实际上,氨在木星大气中的集中区域比理论预测的要深得多。理论上,氨应该集中在气压约为0.7巴的地方,但实际上却集中在气压2至3巴的区域。
这一观测结果无疑对现有的理论提出了挑战。它表明,氨冰并非木星云层的主要成分,而是有其他物质在起作用。或许是氢硫化铵晶体,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也暗示着,它可能并非由纯冰组成,而是某种奇特的水氨混合物,但其确切成分仍然是个未解之谜。
这一观测结果还揭示了木星大气层中正在进行的复杂光化学反应。在大多数情况下,氨在上升到云层顶部的过程中,会因为阳光的照射而被分解破坏。因此,木星大气中纯氨晶体可能非常稀少,仅在某些对流极快极强的小范围内存在。
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,结果得到了确认。尽管仍有一些限制需要消除,但这一发现无疑为我们理解木星的大气层和云层提供了新的视角和线索。