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標題: 木星棕色雲層的主要成分不是氨冰 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2025-1-16 07:38 AM 標題: 木星棕色雲層的主要成分不是氨冰

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　　傳統觀點認為木星大氣層上的「棕色雲」﹐其主要成分是氨冰。不過﹐近期天文學家和天文愛好者的一些研究發現﹐棕色雲很可能是其它物質構成的。
　　過去的天文學家估計木星的大氣層是由71%的氫和24%的氦組成﹐且含有多種可凝結氣體。這些氣體可能在木星的對流層中凝結形成氨水/水冰﹑氫硫化銨雲(硫與氨氣的化合物)。人們為了驗證這個猜想多次派遣無人太空船飛越木星﹐但結果大多不理想。因為無人太空船只能測到木星雲層的部分壓力數據和確定其「棕色雲」不是純冰。
　　先前﹐科羅拉多大學天文物理學博士﹑從事太空天氣預報工作的史蒂文·希爾(Steven Hill)使用商用望遠鏡和三到四個特殊光譜濾光片(濾波器)﹐對木星進行觀測再對圖案進行處理﹐最終繪製出木星大氣層中氨的豐富度和雲頂壓力圖﹐發現木星雲主要成分並非氨冰﹐很可能是硫氫化銨與煙霧混合而成。
　　英國牛津大學物理系的帕特里克·歐文教授(Patrick Irwin)﹐為了驗證希爾博士簡單分析方法是否有效﹐他的團隊使用位於智利阿塔卡馬沙漠的歐洲南方天文台超大望遠鏡的多單位光譜探測器(MUSE)﹐對木星的大氣雲中的600至680奈米(nm)的光線進行探測﹐因為這段光譜包含甲烷(619 nm)和氨(647 nm)的吸收帶。當他們得到探測數據後﹐再透過電腦模型對木星的光與氣體和雲進行模擬﹐以繪製木星大氣層中主要的壓力水平和氨的豐富度。結果顯示﹐這些木星雲區域的雲頂壓力值為2~3巴(bar)之間﹐要比氨氣凝結成冰的0.7 bar高許多﹐而雲層部分的溫度也比原本預想要高。
　　基於這兩個主要原因﹐他們判定純氨冰不太可能是木星雲的主要成分﹐硫氫化銨的可能性較大。研究團隊解釋﹐在潮濕﹑富含氨的空氣向上升形成氨冰的速度﹐遠不如氨氣被破壞或與其它物質混合的速度。因此木星主雲層最可能是由硫氫化銨與光化學煙霧產物混合而成﹐最終生成經常看到的「紅棕色斑塊」。
　　研究人員還表示﹐雖然先前分析MUSE的觀測結果時就曾發現類似的結果﹐但鑒於這些結果是使用極其複雜的方法分析得到﹐且只有世界上少數小組有能力進行﹐因此這一結果很難得到證實。該研究團隊表示﹐希爾博士採用的方法不僅可靠性高﹑簡單快速﹑結果準確﹐還容易得到驗證﹐有效降低了複雜的計算成本。另外﹐這種方法意味著天文學愛好者也可以用它去追蹤木星大氣層中氨和雲頂壓力的變化﹐包括木星帶﹑小風暴和大紅斑等大渦旋。
　　研究團隊也將該方法應用於土星大氣層的觀測上﹐也得出土星大氣層上的雲不太可能是氨冰的相似結果。歐文教授對牛津大學的新聞室表示﹐「我驚訝的是如此簡單的方法能夠探測到大氣層如此深處﹐且清晰的證明雲層不是純氨冰！這些結果表明﹐一位創新的業餘愛好者使用現代相機和特殊濾光片﹐打開了瞭解木星大氣層的新窗口﹐這有助於我們瞭解木星神祕的雲層性質是如何運作的。」。
　　希爾博士則表示﹕「我喜歡用普通的商業設備進行物理測量﹐因為我希望可以找到新的方法﹐讓業餘愛好者為專業工作做出有用的貢獻。不過﹐當時並沒有想到這個方法會取得如此有成效的結果！」。
　　英國天文學協會學術研究員﹑研究的合著者之一的約翰·羅傑斯(John H. Rogers)補充說﹐「這項技術的一個特殊優點﹐就是讓業餘愛好者可以透過氨的變化與木星上可見的天氣變化進行聯繫。因為氨的變化﹐很可能就代表木星上的天氣。

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