​以色列魏茨曼科学研究院研究人员揭示木星气旋的奥秘

以色列魏茨曼科学研究院研究人员揭示木星气旋的奥秘

2017年2月，朱诺号的红外镜头捕捉到木星南极的6个气旋。图片来源：NASA/魏茨曼科学研究院

（报道）据中国科学报（唐一尘）：在美国宇航局（NASA）的朱诺号太空探测器进入木星轨道之前，没有人知道面积相当于澳大利亚的强大气旋正席卷木星的极地。与地球上的风暴不同，木星的风暴不会分散，甚至几乎不会变化。

在近日发表于《自然—地球科学》的一篇文章中，以色列魏茨曼科学研究院的研究人员揭示了木星气旋的奥秘：是什么力量将这些巨大的风暴固定在木星极地，以及为什么它们的规模保持不变。

“我们可以把木星想象成一个理想的气候实验室。”该研究院地球和行星科学系教授Yohai Kaspi说。地球是一个错综复杂、多变量的系统，有海洋、大气、大陆、生物，当然还有人类活动。而作为太阳系中最大的行星，木星由气体组成，因此是一个更容易研究的系统。

《中国科学报》从魏茨曼科学研究院获悉，随着探测器2016年进入木星轨道，朱诺号任务联合研究员Kaspi目睹了气旋风暴在木星两极旋转。研究人员表示，气旋就像一个盛着肉桂卷的圆形托盘，分布在北纬84°和南纬84°的空中。此外，多个轨道数据表明，气旋数量是固定的，北极有8个活跃气旋，南极有5个活跃气旋。Kaspi说：“我们曾预计两极气旋或多或少是对称的。”

研究结果还显示，木星气旋虽然被吸引到两极，但是位于气旋环中心的极地风暴把它们推开，并且阻止它们到达极点。“只要旋风与木星南极保持一定的距离，它们就会被吸引到南极，但越靠近极点，就越受到强烈的排斥。”Kaspi研究组博士生Nimrod Gavriel说，“问题在于，这种排斥力是否强到足以抵挡磁极的吸引力。北纬84°似是这些力量平衡的地方。”

Gavriel和Kaspi提出了一个数学模型，该模型考虑了极地气旋的直径（南极比北极大）、每个气旋之间可能的最小距离、纬度84°附近区域的表面积以及气旋及其自旋的大小等。根据他们的计算，在南极，气旋数量应该是5.62个。这个数字与朱诺号收集到的数据一致。该模型还解释了为什么木星最近的邻居土星没有这种现象。

研究人员表示，对气旋的深入了解可以帮助气象学家预测地球升温将如何影响运动气旋等问题。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41561-021-00781-6

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