利用美国宇航局的“朱诺”号探测获得的数据对木星上的雷暴做出如下的艺术描绘 。
图片来源：美国宇航局/加州理工学院喷气推进实验室/美国西南研究院/毛伊岛空间监视站/杰拉尔德·艾希施塔特
最新的研究表明 ， 木星上存在的闪电和冰雹与我们所熟悉的地球上的类型截然不同 。
根据本周发表在《自然》上的一篇新研究 ， 木星上的浅层闪电并不像地球闪电一样源于积雨云 ， 而是从富含水和氨的云层中产生 。
一篇发表在《地球物理研究杂志：行星》上的相关研究中 ， 科学家们展示了同样的雷暴如何能以冰雹或研究人员所说的“蘑菇球”的形式制造出令人意想不到的天气现象 。 这些泥球落入这颗气态巨行星行星内部 ， 将氨带到了木星大气的更深层 。
行星科学家对木星上闪电的了解已有数十年 ， 他们认为成因与地球上相似 ， 也就是由温度接近冰点的积雨云造成的 。 然而 ， 要达成相似条件 ， 这些风暴必须在木星云层顶部以下28至40英里（即45至64公里）的高度形成 。 问题是 ， 美国宇航局的“朱诺号”在木星大气层的高处 ， 观测到更小和更浅的闪光 。
在《自然》刊登的研究中 ， 来自加州理工大学的行星科学家海蒂·贝克尔和同事一起给这个明显不一致的结果给出合理的解释：大气层深处的风暴将水冰晶甩到了大气层高处 ， 即气态行星的积雨云上方大约16英里（即25公里）的高度 。 在这样的高度 ， 水冰晶和氨发生接触 ， 形成了氨水混合物 。 在这个海拔 ， 温度达到零下126华氏度（即零下88摄氏度） ， 但是氨会使这些冰融化 。
“在这个海拔 ， 氨扮演类似防冻剂的角色 ， 降低水-冰的凝固点 ， 并允许氨-水液体形成云 ， ”贝克尔在美国宇航局喷气推进实验室的通讯稿中解释道 ， “在这种新状态下 ， 下落的氨-水液滴与向上运动的水-冰晶发生碰撞 ， 使云层带电 。 这是一个巨大的惊喜 ， 因为在地球上并不存在氨-水云 。 ”
巧的是 ， 这个解释似乎还解决了木星上存在的另一个谜团：氨缺失带的分布不均匀 。 科学家之前认为氨的缺失是由于降雨导致的 ， 即氨和水的湿混合物随降雨沉淀入大气更深层 。 然而 ， 这种情况的计算没有奏效 ， 因为假设的雨不可能下落到“朱诺号”的微波辐射计探测到的氨消失的高度 。
图中描绘了木星上浅层闪电和蘑菇冰雹的演化过程 。
图片来源：美国国家航空航天局/加州理工学院喷气推进实验室/美国西南研究院/法国国家科学研究中心
发表于《地球物理学研究杂志》的新解释表明科学家们的研究方向是正确的 。 但是这篇同样由贝克尔共同撰写的论文 ， 假设了一种不同的降水方式 ， 不是之前提出的降雨 ， 而是冰雹 。
被研究人员称为“蘑菇球”的冰雹由氨和水组成 。 与冰雹在地球大气层中形成方式类似 ， “蘑菇球”从小种子开始 ， 在强风的作用下体积逐渐增大 。 最终 ， 这些泥球变得过重 ， 朝大气层更深的地方下落 ， 而后在更高的温度下蒸发 。
“结论是 ， 氨并没有真正的消失 ， 它只是通过与水混合来伪装自己 ， 将自己运输至大气层更深的地方 。 ”这项研究的合著者、圣安东尼奥的西南研究所“朱诺”项目的主要研究者斯科特·博尔顿在喷气推进实验室的通讯稿中解释道 。
所以 ， 除了展示失踪的氨的去向之外 ， 新理论还解释氨缺失带在木星大气中不均匀分布的原因 。
一项科学发现引出另一项科学发现 ， 这真的是太酷了 ， 说的就是这里发生的事情了 。 一些科学工作看似多余或者任性妄为的工作 ， 正如这两篇论文展示出来的 ， 我们并不是总知道它们会将我们引向何方 。
BY: George Dvorsky
FY:小甜豆
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