美国宇航局（NASA）的朱诺号探测器收集的重力数据显示，木星的大气风暴以柱状的方式深入到行星内部，与其自转轴平行。这项研究的论文近日发表在《自然·天文学》杂志上。
了解木星的大气
木星的大气翻滚不息，一直是天文学家和行星科学家的研究热点，而自2016年进入轨道以来，朱诺号探测器就一直在近距离观察这一奇观。在迄今为止的55次靠近飞越中，一套科学仪器透过木星的乱云层，揭开了这个气态巨行星的内部运作机制。
利用无线电科学探测木星的内部
朱诺号探测器了解行星内部的一种方法是利用无线电科学。科学家们利用NASA的深空网络天线，跟踪朱诺号探测器的无线电信号，当它以每小时近13万英里（20.9万公里）的速度飞越木星时，测量其速度的微小变化——小到每秒0.01毫米。这些变化是由行星的重力场的变化引起的，通过测量它们，朱诺号探测器可以实际上看到木星的大气层。
这样的测量已经导致了许多发现，包括木星深处存在一个稀薄的核心，以及行星的带状区域和带状结构的深度，它们从云层顶部向下延伸约1860英里（3000公里）。
先进的数学技术
为了确定风暴的位置和柱状特征，研究的作者应用了一种数学技术，该技术可以对地球等岩石行星的重力变化和表面高程进行建模。在木星，这种技术可以用来精确地绘制深处的风。使用朱诺号探测器的高精度数据，作者们能够在之前使用NASA的开创性的木星探测器旅行者号和伽利略号的数据创建的模型的基础上，将分辨率提高了四倍。
“我们应用了一种针对地球行星稀疏数据集的约束技术来处理朱诺号探测器的数据，”来自美国宇航局喷气推进实验室的朱诺号探测器科学家、重力科学研究的负责人瑞安·帕克（Ryan Park）说。“这是第一次将这种技术应用于外行星。”
重力场的测量结果与二十年前的一个模型相吻合，该模型确定了木星强大的东西向带状风暴从白色和红色的云层带状区域和带状结构向内延伸。但是，测量结果还揭示了，这些带状风暴并不是像辐射球体一样向各个方向延伸，而是向内延伸，呈柱状，并沿着木星的自转轴的方向。木星深处的大气风暴的结构自上世纪70年代以来一直存在争议，而朱诺号探测器现在已经解决了这一争议。
“朱诺号探测器测量的40个重力系数都与我们之前的计算相符，如果风暴在柱状区域向内延伸，我们预期重力场会是什么样子，”研究的主要作者、以色列魏茨曼科学研究所的约海·卡斯皮（Yohai Kaspi）说，他也是朱诺号探测器的联合研究员。“当我们意识到所有的40个数字都完全符合我们的计算时，感觉就像中了彩票。”
贡献和未来的期待
来自鲁汶天主教大学、比利时皇家天文台、布鲁塞尔自由大学、安特卫普大学和列日大学的天体物理学家在处理和分析朱诺号探测器的数据方面具有重要的专业知识，他们在实施这些重点产品发布方面发挥了重要作用。他们的努力得到了欧洲空间局和比利时科学政策办公室的支持。
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