美国宇航局的韦伯望远镜发现了木星大气层的新特征

美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜在木星的大气层中发现了一个前所未有的新特征。高速喷射流横跨3000多英里(4800公里)宽，位于木星赤道主云层上方。这一喷流的发现让我们了解了木星以湍流著称的大气层是如何相互作用的，以及韦伯是如何独特地追踪这些特征的。

“这完全出乎我们的意料，”西班牙毕尔巴鄂巴斯克大学的里卡多·韦索(Ricardo Hueso)说，他是描述这一发现的论文的主要作者。“我们一直认为木星大气层中模糊的烟雾现在看起来像清晰的特征，我们可以随着行星的快速旋转跟踪。”

研究小组分析了韦伯的近红外相机(NIRCam)于2022年7月拍摄的数据。由加州大学伯克利分校的Imke de Pater和巴黎天文台的Thierry Fouchet共同领导的“早期发布科学”项目，旨在每隔10小时或一个木星日，用四种不同的滤镜拍摄木星的图像，每一种滤镜都能独特地探测到木星大气层不同高度的小特征变化。

“尽管各种地面望远镜，像美国宇航局的朱诺号和卡西尼号这样的航天器，以及美国宇航局的哈勃太空望远镜已经观察到了木星系统不断变化的天气模式，韦伯已经提供了关于木星环、卫星和大气层的新发现，”德帕特指出。

虽然木星在很多方面与地球不同——木星是一颗气态巨行星，而地球是一个多岩石的温带世界——但这两颗行星都有分层的大气层。这些任务观测到的红外线、可见光、射电和紫外线波长探测到的是地球大气层较低、较深的层——那里有巨大的风暴和氨冰云。

另一方面，韦伯的近红外观测比以前更深入，对大气层的高层更敏感，大约在木星云顶上方15-30英里(25-50公里)。在近红外成像中，高海拔的雾霾通常显得模糊，赤道地区的亮度增强。使用韦伯望远镜，可以在明亮的模糊带中分辨出更精细的细节。

新发现的急流速度约为每小时320英里(515公里)，是地球上5级飓风持续风速的两倍。它位于木星云层上方25英里(40公里)的平流层中。

通过比较韦伯在高海拔观测到的风和哈勃在更深层观测到的风，研究小组可以测量出风随高度变化的速度和产生风切变的速度。

虽然韦伯望远镜的精细分辨率和波长覆盖范围允许探测用于跟踪喷流的小云特征，但哈勃望远镜在韦伯观测后一天进行的补充观测对于确定木星赤道大气的基本状态以及观察木星赤道与喷流无关的对流风暴的发展也至关重要。

“我们知道韦伯和哈勃望远镜的不同波长将揭示风暴云的三维结构，但我们也能够利用数据的时间来观察风暴发展的速度，”加州大学伯克利分校的团队成员迈克尔·王补充说，他领导了哈勃望远镜的相关观测。

研究人员期待着用韦伯对木星进行更多的观测，以确定喷气机的速度和高度是否会随着时间的推移而变化。

英国莱斯特大学的研究小组成员利·弗莱彻解释说:“木星的赤道平流层的风和温度模式复杂但可重复，在这些波长测量的云和雾的风之上。”“如果这个新喷流的强度与平流层的振荡模式有关，我们可能会预计，在未来2到4年里，喷流会发生很大的变化——在未来几年测试这个理论将是非常令人兴奋的。”

弗莱彻继续说道:“让我惊讶的是，经过多年来从众多天文台追踪木星的云和风，我们仍然有更多关于木星的知识要了解，像这架喷气式飞机这样的特征可以一直隐藏在视野之外，直到2022年拍摄这些新的NIRCam图像。”

研究人员的研究结果最近发表在《自然天文学》上。