木星。NASA / ESA / Amy Simon（NASA-GSFC）

最近一位天文愛好者與天文學(xué)家合作，使用傳統(tǒng)的觀測方法在木星身上發(fā)現(xiàn)了一樁怪事。

長久以來人們一直有一個基本認(rèn)識，認(rèn)為木星標(biāo)志性的云層是由氨冰顆粒組成的。但天文愛好者Steve Hill使用市售望遠(yuǎn)鏡和濾鏡對木星大氣中的氨豐度進(jìn)行了測繪之后發(fā)現(xiàn)，其所獲得的部分?jǐn)?shù)據(jù)與木星大氣組成的理論模型是矛盾的。構(gòu)成木星云層圖案的可能并非氨冰。

木星大氣的主要成分是氫和氦，以及少量的氨、甲烷和水汽等。這些微量成分基于各自不同的物理特性在木星云層的不同高度上聚集，以不同的方式反射著陽光，使木星呈現(xiàn)出令人驚嘆的視覺外觀。這其中氨會傾向于向氣壓最低的地方集中，因此科學(xué)家普遍認(rèn)為，木星可觀測云層的上部主要是由氨冰顆粒組成的。

Steve Hill使用了一種傳統(tǒng)觀測方法，主要通過分析光譜中某種氣體吸收了多少特定波長的光，來估算這種氣體的濃度。在觀測過程中，Hill主要關(guān)注了可見光譜中619納米和647納米這兩個波段，這兩個波段分別與甲烷和氨相對應(yīng)。

甲烷的吸收線主要用以參考，因為人們對木星大氣中甲烷豐度的認(rèn)知比較可靠。利用其吸收線可以推算出氣壓。將其與氨吸收線進(jìn)行比較，可以高精度地計算和繪制木星云層中氨的分布特點。

研究人員最終發(fā)現(xiàn)，氨冰晶體反射的陽光竟然主要來自那些氣壓和溫度都偏高的地方，而氨理論上不可能集中在這些地方。也就是說，木星云層中氨的主要集中地，是在那些比理論預(yù)測深得多的地方。理論上氨應(yīng)當(dāng)集中在氣壓大約為0.7巴的地方，而實際上氨卻集中在氣壓2至3巴的地方。

這樣的觀測結(jié)果表明氨冰并非木星云層的主要成分。構(gòu)成木星云層的另有其物。也許是氫硫化銨晶體，或者還有木星大氣光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的霧霾顆粒，因為木星云層的色彩特征表明它可能并非由純冰組成。那里存在著的更有可能是某種奇異的水氨混合物，但其確切成分是個謎。

研究人員表示，這一觀測結(jié)果也表明，木星大氣層中正在進(jìn)行大量復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)。在大部分地方，氨在上升到頂部的過程中就會因為受到陽光照射而被分解破壞。木星大氣中純氨晶體可能非常稀少，可能僅局限在某些對流極快極強(qiáng)的小范圍之內(nèi)。

Hill的觀測結(jié)果在與歐洲南方天文臺甚大望遠(yuǎn)鏡陣列和朱諾探測器的數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較之后被確認(rèn)。不過仍有一些限制有待消除。

參考
An amateur astronomer used an old technique to study Jupiter — and found something strange
https://www.space.com/the-universe/jupiter/an-amateur-astronomer-used-an-old-technique-to-study-jupiter-and-found-something-strange