近日,一位天文爱好者与专业的天文学家携手,在观测木星时意外发现了一项令人惊讶的现象,挑战了长久以来关于木星云层成分的传统认知。
长久以来,科学家们普遍认为,木星那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滤镜,对木星大气中的氨丰度进行了细致观测与测绘,所得出的部分数据与现有的木星大气理论模型存在显著不符。
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的不同云层高度上,因其独特的物理特性而聚集,并以不同的方式反射阳光,为木星披上了绚烂的外衣。尤其是氨,由于其倾向于向气压较低的区域集中,科学家们一直认为木星可观测云层的上部主要由氨冰颗粒构成。
Steve Hill采用了一种传统的光谱分析方法,通过观测特定波长下气体对光的吸收程度,来估算气体的浓度。他特别关注了可见光谱中619纳米和647纳米这两个波段,这两个波段分别与甲烷和氨的吸收特征相对应。甲烷的吸收线作为参考,因为木星大气中甲烷的丰度已被较为准确地测定。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,观测结果却出乎意料。Hill发现,氨冰晶体反射的阳光主要来自于那些气压和温度都相对较高的区域,这与氨理论上应集中的位置大相径庭。理论上,氨应在气压大约为0.7巴的地方集中,但实际观测却发现,氨主要集中在气压2至3巴的区域。这一发现意味着,氨冰可能并非木星云层的主要成分。
研究人员推测,构成木星云层的可能是其他物质,如氢硫化铵晶体,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表明,它可能并非由纯冰组成,而是某种奇异的水氨混合物,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大量复杂的光化学反应。在多数情况下,氨在上升到云层顶部的过程中,会因阳光照射而被分解破坏。因此,木星大气中纯氨晶体可能非常稀少,且可能仅存在于某些对流极快极强的小范围内。
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,结果证实了这一发现的可靠性。尽管如此,仍有一些限制因素需要进一步消除,以更全面地理解木星大气层的复杂性和多样性。