木星上的新發現：神秘的含氮“蘑菇球”，以及神奇的閃電

美國宇航局（NASA）參與木星探測任務“朱諾”的科學家們正在進行一場“實地”考察。最近，他們對這顆太陽系內最大的行星有了兩個新發現，而這將進一步推動有關行星大氣動力學的理論研究。

該研究小組近日在木星上發現了一種被命名為“淺層閃電”的現象，除此之外還有“蘑菇球”——他們的存在與氨有著密不可分的關聯。該小組於周三將他們的發現發表在《自然》雜志上。

這些現象到底是什麼？

被NASA命名為“淺層閃電”的自然現象目前僅存在於木星，這是一種不同尋常的放電形式。在地球上，閃電是由含水汽的雲層引發的，而木星上的這些“淺層閃電”則是由含氨水形成的雲造成的。而NASA的另外一項新發現——“蘑菇球”，正如他們的聲明所說，是一種“泥濘的富含氨的冰雹”，它們來自於木星大氣裏劇烈的雷暴。

“蘑菇球”的有趣之處在於，它們似乎從木星大氣的上層“綁架”了氨元素和水，然後將它們帶入了下層的大氣層中。這些新發現拓展了人們對木星大氣的認知：先前人們一直認為這些雷暴源自於水，而不是氨。

“朱諾”號近距離飛躍木星大氣頂端為我們展示了一些令人驚訝的細節：更小、更淺的閃電，“它們源於高層的木星大氣，比之前我們認為可能產生閃電的最大高度還要高得多的大氣。”《自然》雜志論文第一作者，來自位於南加州的NASA噴氣推進實驗室，負責監測“朱諾”輻射的海蒂∙貝克如是說。

她的團隊發現，木星的雷暴將冰晶體推向高空大氣，在那裏它們會被氨氣融化，從而形成一種新的氨水溶液。貝克解釋到：“在這種高度上，氨的作用就像防凍劑，它降低了水冰的融點，並使之形成了含氨水的雲。這種新狀態的氨水液體在下降過程中會與上升的冰晶體發生碰撞，使水雲充電。發現這種現象對我們來說是個很大的驚喜，因為氨水雲在地球上並不存在。”

與團隊之前對淺層閃電和“蘑菇球”雲的發現相結合，NASA的團隊終於能夠揭開木星上關於氨氣的謎團。來自聖安東尼奧西南研究所的“朱諾”號首席研究員斯科特∙博爾頓說：“事實證明，氨並沒有消失，它只是通過與誰的混合和下沉來偽裝自己。這個結論極其簡單而優雅。當氨處於於水混合的液態時，我們是對其進行觀測的。對我們來說，直到氨—水的混合物下降到足以使氨蒸發的深度前，它都是隱形的，而這是相當深的。”

木星的又一塊謎題拼圖已經被解開，而這將為圍繞行星大氣動力學的新理論提供更多的可能性。

相關知識

木星是距離太陽第五近的行星，也是太陽系中體積最大的行星，目前已知有79顆衛星。古代的天文學家就已經知道這顆行星<11> ，羅馬人以他們的神稱這顆行星為朱庇特<12>。古代中國則稱木星為歲星，取其繞行天球一周約為12年，與地支相同之故<13>，且產生了歲星紀年法。到西漢時期，《史記‧天官書》作者天文學家司馬遷從實際觀測發現歲星呈青色，與“五行”學說聯系在一起，正式把它命名為木星。<14>

木星是顆巨行星，質量是太陽的千分之一，但卻是太陽系其他行星質量總和的2.5倍。太陽系的行星中，木星和土星是氣體巨星（天王星和海王星是冰巨星）。

從地球看木星，它的視星等可以達到 -2.94等，已經可以照出陰影<15>，並使它成為繼月球和金星之後，是夜空平均第三亮的天體（火星在其軌道的特定點上時能短暫與木星的亮度相比。）。

木星的主要成分是氫，氦占十分之一，氦占了總質量的四分之一；它可能有岩石的核心和重元素<16>，木星是巨行星，沒有可以明確界定的固體表面。由於快速地自轉，木星的外觀呈現扁球體（赤道附近有輕微但明顯可見的凸起）。外面的大氣層依緯度成不同的區與帶，在彼此的交界處有湍流和風暴作用著。大紅斑第一次觀測時間是17世紀使用望遠鏡觀測到，持續旋轉至今。

環繞著木星的還有微弱的行星環和強大的磁層，包括4顆1610年發現的伽利略衛星，至2019年12月已經發現79顆衛星。木衛三是其中最大的一顆，其直徑大於行星中的水星。

迄今已有數艘無人太空船前往木星探勘，最值得注意的是早期飛掠任務的先鋒號和旅行者計劃，和後期的伽利略號。先前拜訪木星的是鎖定冥王星的新視野號太空船，在2007年2月28日最接近木星，並借助木星的加速前往冥王星。目前朱諾號是木星軌道上唯一運作中的探測器，自2016年7月4日進入環繞木星的軌道後便持續進行觀測作業至今<17><18>。未來仍將有不少探測木星系統的太空任務，如探測木星衛星歐羅巴的木衛二飛越任務。

BY: Fabienne Lang

FY: 一塵不染好時光

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