朱诺号于2011年8月5日发射成功进入木星的轨道在2016年7月4日。到目前为止,在飞船经过木星的37次飞行中,每一次都有一套专门的仪器在观察它汹涌的云层下面。“朱诺”号任务的新结果突出了木星周围的云带和云带的内部工作,以及它的极地气旋,甚至是大红斑。该研究结果发表在该杂志的几篇论文中科学这个地球物理研究杂志:行星,和日记地球物理研究通讯.

这张木星的可见光图像是由2017年1月11日使用哈勃广角相机3拍摄的数据生成的。在靠近顶部的地方,一艘长长的棕色驳船向东西方向延伸了72000公里(近4.5万英里)。大红斑突出在左下方,而被称为小红斑(木星科学家称为椭圆BA)的较小特征出现在右下方。图片来源:NASA / ESA / NOIRLab / NSF / AURA / Wong等./德佩特等. / 扎马尼先生。
“之前,朱诺号给了我们一个惊喜,它暗示木星大气中的现象比预期的更深,”朱诺号首席研究员、西南研究所研究员斯科特·博尔顿博士说。
“现在,我们开始把所有这些单独的碎片放在一起,并第一次真正了解木星美丽而猛烈的大气层是如何工作的——在3D中。”
“朱诺”号的微波辐射计(MWR)可以让科学家们窥视木星的云层顶部,并探测其众多涡旋风暴的结构。这些风暴中最著名的是大红斑。
新的结果表明,木星气旋顶部较温暖,大气密度较低,而底部较冷,密度较高。
反气旋的旋转方向相反,顶部较冷,底部较暖。
研究结果还表明,这些风暴的高度远高于预期,有些风暴延伸到云顶以下100公里(62英里),有些则延伸到云顶以下。
这一令人惊讶的发现表明,这些涡旋覆盖的区域超出了水凝结和云形成的区域,而在阳光使大气变暖的深度以下。
研究人员检查了大红斑的重力特征,并进一步限制了它的深度。
在朱诺号在大红斑上空飞行时进行的重力测量中,他们检测到了风暴引起的行星重力场的波动。
他们发现,尽管GRS深深扎根于大气中,但它比为GRS提供动力的周围带状喷流要浅得多,后者延伸得更深。
根据他们的发现,GRS的深度不超过500公里(311英里)。

在微波光下观察到的木星带和区域,与云顶的颜色(左)和云顶的风(右)进行比较。图中显示了两种微波波长,一种探测水云上方的高度,另一种探测水云下方的高度。图片来源:NASA/JPL/SWRI/莱斯特大学。
除了气旋和反气旋外,木星以其独特的带和带而闻名——环绕着木星的白色和红色云带。强烈的东西风向相反的方向移动,把这些带分开。
朱诺此前发现,这些风或急流的深度约为3200公里(1988英里)。
行星研究人员仍在努力解决急流如何形成的谜团。“朱诺号”MWR多次经过时收集的数据揭示了一个可能的线索:大气中的氨气与观测到的喷射流呈显著的直线运动。
魏茨曼科学研究所(Weizmann Institute of Science)的研究生凯伦·杜尔(Keren Duer)说:“通过追踪氨,我们在北半球和南半球都发现了环流细胞,它们在本质上与控制地球上大部分气候的‘法雷尔细胞’相似。”
“地球每个半球有一个法瑞尔细胞,而木星有8个,每个至少大30倍。”
朱诺号的MWR数据还显示,这些带和带在木星水云下65公里(40英里)处经历了一次转变。
在较浅的深度,木星带在微波光下比邻近区域更亮。
但在更深的层次上,在水云下面,情况正好相反——这揭示了我们与海洋的相似之处。
“我们称之为“JoviLink”,类似于地球海洋中的一个过渡层,称为温跃层,海水从相对温暖变为相对冷,”莱斯特大学研究团队的朱诺博士Leigh Fletcher博士说。
朱诺号之前在木星的两极发现了巨大气旋风暴的多边形排列——8个在北部呈八角形排列,5个在南部呈五角形排列。
来自“朱诺”号的木星红外极光绘图仪(JIRAM)的新数据显示,这些大气现象非常有弹性,保持在相同的位置。
朱诺研究小组成员、国家天体物理研究所研究员亚历山德罗·穆拉博士说:“木星的气旋相互影响运动,导致它们围绕平衡位置振荡。”。
“这些缓慢振荡的行为表明它们有着深刻的根源。”
JIRAM的数据还表明,就像地球上的飓风一样,这些旋风想要向极地移动,但位于每个极地中心的旋风会将它们推回。这种平衡解释了气旋的位置和每个极点的不同数量。