是什么影响了木星表面条纹的深度？

木星的条纹是其最引人注目的特征之一——从地球上可以看到——但条纹只能进入这个巨大行星内部的一定深度。现在科学家们认为已经探索出原因了。       

图解：在这张由美国宇航局“朱诺”号宇宙飞船拍摄的照片中，木星的南半球上空笼罩着五颜六色的云带。

木星是一个没有固体表面的气态巨行星，它最引人注目的特征之一是环绕它的彩色条纹。

这些彩色条纹非常大并且很独特，从地球上用普通的望远镜就能看到，因此自伽利略时代以来，天文学家就对它们着迷。

一项发表在《天体物理学杂志》上的研究中，来自美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的杰弗里·帕克和我提出了一个理论，这个理论可以帮助解释在这些条纹背后发生的事情，以及为什么它们只能进入到行星内部的一定深度。

图解：一位天文学家在地球上捕捉到的木星光带图像。

木星上的风

这些条纹实际上是强大而稳定风或射流，它们携带着氨气和其他五颜六色的元素在木星的大气中流动。这些喷射流与在地球大气层高处流动的喷射流相似。

但这些喷射物远比我们看到的要多。在很大程度上，木星云层下的具体是什么情况仍然是个谜。

尽管有很多理论说明了木星上的喷射流是如何形成的，以及它们穿透云层的厚度到底有多深，直到最近我们依旧没有直接的观测证据来支持它们。

2016年中旬，美国国家航空航天局的“朱诺”号宇宙飞船前往木星，其任务是比以往任何一个探测器都更接近木星。它在离木星最近的时候到达了木星云层上方不到4500公里的地方(大约是纽约到洛杉矶的距离)。

到达后，“朱诺”号开始对木星的引力和磁场进行精确测量。

数据表明，这些喷射流深入木星云层下3000公里，然后终止。(这大约是地球赤道半径的5%。)

木星带只进入木星内部那么深。

这给科学家们制造了一个难题：为什么这些喷射流只能穿透那么深，而不能再深呢?

这就是我们的研究发挥作用的地方。我们已经建立了一种理论来解释磁场是如何控制喷射流进一步深入的。

这和木星究竟有什么关系?

在巨大的气体内部

木星的大部分气体是由氢和氦组成的。当你深入云层内部时，气体的压力会增加(就像你潜入地球海洋深处时压力会增加一样)。

科学家们了解到，在木星云层下约3000公里处，压力是如此之高以至于电子可以从氢和氦分子中脱离出来，开始自由移动，产生了电场和磁场。

这仅仅是一个巧合么？发生在同一深度，喷射流就会分解？科学家推测事实并非如此。美国宇航局喷气推进实验室的朱诺项目科学家史蒂夫·莱文解释说：

非常有趣的是喷射流消失在大约3000千米的地方，因为那大概位于那个深度气体会发生电离，电离的强度足以形成一个磁场。

所以，这可能是磁场影响喷射流进入到这个深度区域的原因(…)但是我们还不知道;这只是猜测。

我们的理论是这样联系起来的。利用统计物理的湍流系统原理，我们设计了一个数学模型，预测当磁场足够强时，喷射流就会停止。

具体地说，在我们的模型中，喷射流以某种方式根据磁场波动，因此这些波动的相干效应对喷射流本身起抑制作用。

这给出了部分解释为什么喷气机在云层下3000公里处终止。

科学家们希望理论和观测结合在一起，能像“朱诺”号和其他探测器(如美国宇航局发射的帕克太阳探测器)那样，继续对宇宙的物理性质提供更深入的了解，探索和收集来自太阳系内外的数据。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. THE CONVERSATION- cosmosmagazine- J.Smiley

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1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自：https://cosmosmagazine.com/space/jupiter-s-magnetic-fields-may-stop-its-wind-bands-from-going-deep-into-the-gas-giant

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