发布单位:台北市立天文科学教育馆

  大红斑是木星大气中持久的大型反气旋,就像地球上的台风一样,但规模要大得多。没有人知道大红斑何时出现在木星上,但从四个世纪前人们开始通过望远镜观察木星以来,它就在那里。

  在地球上,我们使用轨道卫星和追风飞机密切地追踪主要的风暴;在木星上,我们没有风暴追逐飞机,无法在现场实地测量,但依靠如同太阳系行星的「风暴观察者」哈勃太空望远镜十多年长期的观测,让我们可以详细地捕捉并记录到木星的风暴。

哈勃显示木星大红斑的风正在加速

  分析哈勃「风暴报告」的研究人员发现,在这个巨大且持续几个世纪的风暴系统中,外缘风的速度比内道更快,并且还在继续加速中。风暴边界内的平均风速(称为高速环)从2009年到2020年间增加了8%,相较之下,最内层区域的移动速度明显减慢。

  研究人员表示使用哈勃望远镜测量到的风速变化每年(地球年)小于2.5公里/时,如此小的变化,若没有11年的哈勃数据根本无法发现,而有了哈勃太空望远镜持续的监测,我们才有了发现趋势所需的精确度。

  在过去的十多年中,大红斑的平均风速略有增加,但是什么推动了风暴外围的强风,目前尚不清楚。哈勃无法很好的看到风暴的底部,云顶以下的任何东西在数据中都是不可见的,这个有趣的数据,可以帮助我们了解是什么推动大红斑,以及它如何维持能量,但想要完全理解它,还有很多工作要做。

  自1870年代以来,天文学家一直在研究大红斑,它目前直径约16,100公里,大到足以吞没地球,但在过去的一个世纪里一直在缩小,且变得比椭圆形更圆。另外,研究人员还观察到其他行星上的风暴,例如海王星,它们往往在行星表面游走,并在几年内消失。像这样的研究不仅可以帮助科学家了解个别行星,还可以得出关于驱动和维持行星风暴的潜在物理学结论。该研究发表于《Geophysical Research Letters》期刊上。(编译/台北天文馆赵瑞青)

资料来源:SciTechDaily

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  巴西的业余天文学家José Luis Pereira在2021年9月13日世界时22:39左右,发现木星可能遭受新的撞击。虽然当时天气不佳,但他怀疑在影像中看到了一些东西,之后随即使用DeTeCt软体搜寻可能的闪光,结果他所看到的很可能确实是一次撞击事件。DeTeCt软体是一套撞击闪光检测工具,可以分析木星和土星影像以搜寻由小天体撞击引起的潜在闪光,并分析及估计其撞击频率。

  若之后获得了证实,这将是木星遭受撞击以来的第8次纪录。木星受撞击的首次记录,是由舒梅克·列维九号彗星(Shoemaker–Levy 9)因受到木星强大引力牵扯而被分裂,这些被扯裂的碎片在1994年7月16日撞向木星南半球,留下了一连串明显的黑色疤痕,形成彗星撞木星的天文奇观,同时也是我们首次直接观测到太阳系天体的撞击事件。

  木星是太阳系中自转最快的行星,自转周期小于10小时,因此想要在发生撞击后找到其潜在黑点,需要知道它的经纬度。但由于木星是气体巨行星而非刚体,它的旋转速度会因纬度而异,赤道地区自转最快,南北极区自转速度较慢,这就是为什么需要使用3个系统做为参考框架。系统I适用于赤道10°以内的位置,即纬度10°N至10°S的范围(适用于目前发现的闪光);系统II适用于所有更高纬度地区;系统III则对应于行星磁层的自转速度,也是目前木星的自转官方周期。通常为了完整起见,会给出所有三个经度。

  Pereira在纬度-5.5°和经度105.7°(系统I/L1)、83.3°(系统II/L2)和273.4°(系统III/L3)捕获了闪光。此若获得证实,最可能的解释是受到小行星或彗星的撞击。(编译/台北天文馆赵瑞青)

资料来源:SKY & TELESCOPE

发布单位:台北市立天文科学教育馆


美国NASA的朱诺号和美国钱德拉X射线望远镜拍摄的木星极点的叠加图像。左图是木星北极的X射线极光(紫色部分),右图是南极的图像。

  由伦敦大学学院(UCL)领导的研究小组解决了一个数十年来的谜题,有关于木星是如何每隔几分钟就产生一次壮观的X射线爆发。

  在《Science Advances》上发表的一项新研究,研究人员将美国NASA的朱诺号探测器对木星环境的近距离观测与欧洲太空总署的XMM-牛顿卫星(绕行地球运行之卫星)的同步X射线测量数据相结合。

  研究小组发现,X射线闪焰是由木星磁力线的周期性振动引发的。这些振动产生了电浆波(waves of plasma),使重离子粒子沿着磁力线运动,直到进入行星的大气层,并以X射线的形式释放出能量。

  共同第一作者William Dunn博士指出,我们观察木星产生X射线极光已经有40年了,但不知这是如何发生,只知道它们是在离子撞入行星的大气层时产生的。如今我们知道这些离子是由电浆波传送,这种解释以前没有人提出过。因此,它可能是存在于太空中的一种普遍现象。

  X射线极光发生在木星的南北两极,在这次观测期间,木星每隔27分钟就会产生X射线爆发。撞击大气层的带电粒子,是来自于木星的卫星埃欧上的巨大火山喷发所产生的火山气体。

  他们发现,朱诺号探测到的电浆波与XMM-牛顿卫星观测到的木星北极的X射线极光闪焰之间存在明显的相关性。接着,利用电脑模拟来确认电浆波会把重粒子推向木星的大气层。

  磁力线周期性振动的原因尚不清楚,但这种振动可能和太阳风的相互作用或木星磁层内电浆高速运动造成的。(编译/台北天文馆吴典谚)

资料来源:phys.org

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  科学家利用新的观测,分析舒梅克-李维九号彗星撞击留下的遗迹(目前仍快速围绕木星大气移动),首次直接测量到木星强劲的平流层风。此喷流(狭窄的风带),像直径约5万公里、高度约900公里的庞大涡旋。其在高纬度区风速可达1440公里/小时,比木星上着名的风暴大红斑的最高风速620公里/小时快上许多。

  舒梅克-李维九号彗星撞击木星是太阳系相当壮观的事件之一。开始时,彗星转向靠近木星,因受木星强大引力所产生的潮汐力而被扯散。其碎片花两年以越来越靠近木星的轨道绕转,直到1994年7月如引人注目的烟火般撞击木星大气。对科学家来说这是个极棒的礼物。撞击搅动木星大气,揭露新的分子并在木星大气留下数月的痕迹。科学家借此测量风速,并对木星大气组成和磁场进行研究。

1994年舒梅克-李维九号彗星撞击木星大气。图片来源(ESO)
1994年舒梅克-李维九号彗星撞击木星大气。图片来源(ESO)

  彗星的撞击为木星带来新的分子(过去不存在木星大气),包括数月就消散的氨(ammonia),和持续到今日仍能在木星平流层侦测到的氰化氢(hydrogen cyanide)。

  科学家利用ALMA来研究木星平流层的氰化氢,借由观测氰化氢的分子谱线因其移动(靠近或远离观察者)所造成的波长改变(变短或变长),即所谓的多普勒效应,可以计算氰化氢移动的速度。借此发现木星赤道平流层风速经常可达600公里/小时,与地球上所纪录的最高风速(为某次热带气旋测量到的)407公里/小时相比高。其中最引人注意的喷流,位于木星永久极光椭圆下方,距极光风下方数百公里处。它在北极为顺时钟方向而在南极为逆时钟方向,速度约为300-400公尺/秒。早先的研究认为极光风强度将随着高度下降,并在平流层上方就消散,因此这个发现令人惊讶。

  此研究为未来的观测和任务,如ESA的木星冰卫星探测器(JUpiter ICy moons Explorer)和目前正在建造的欧洲极大望远镜(European Extremely Large Telescope),奠定了基础。并为木星的极光区的研究开启新窗口。(编译/台北天文馆陈姝蓉)

资料来源:Science Alert

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  朱诺号太空船上由西南研究所主导观测极光的仪器,在去年春天意外发现木星云层上方的一道明亮的闪光,随后研究确定那是高层大气中明亮的流星体爆炸。

  朱诺号于2016年到达木星,所携带的紫外光谱仪(UVS)用于研究木星极光的形态,亮度和光谱特性。UVS偶尔会观察到极光区之外短暂局部的紫外线发射,包括2020年4月10日事件。团队表示:由于朱诺号会自转,这项事件仅观察17毫秒,我们不确定之前或之后的现象,但事件一定很短暂。因为在前后一圈面对此位置时都没看到它。

  在此之前,UVS曾观察到一组11次明亮的瞬态闪烁事件(TLE),持续1到2毫秒,它们被确定是高层大气闪电现象。团队最初认为4月10日的明亮闪光可能也是闪电,但事件至少持续了17毫秒,比TLE更长。它还具有非常不同的光谱特性,TLE和极光的光谱具有木星大气的主要成分——氢的特征,但4月10日事件则是平滑的黑体辐射曲线,认为是流星所造成的。进一步分析紫外线光谱,显示该辐射来自温度为9600 K的黑体,位于云顶上方220公里。依据其亮度,估计是由质量为250至1500公斤的物体撞击造成的。

  团队表示:舒梅克-李维九号彗星(Shoemaker-Levy 9)是目前所观测到的最大的木星撞击事件,彗星在1992年7月破裂,并于1994年7月相撞木星,科学家检测到在木星北半球相关的X射线辐射,且明显的撞击疤痕也持续了许多月。甚至撞击15年后,木星平流层里的95%水来自于彗星。木星遭受撞击的数量比地球大得多,因此撞击事件并不罕见。但是如此短暂以至于很少见到它们。从地球上只能看到大撞击,且需要幸运地在正确的时间将望远镜对准木星。在过去的十年中,业余天文学家成功捕捉到6次撞击事件。若持续以该仪器观测,有助于了解撞击频率与对星球大气的影响。(编译/台北天文馆助理研究员李瑾)

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UVS测绘木星北半球,绿色显示为氢,黄色为流星撞击,表明在较长波长下有大量幅射。

资料来源:SciTechDaily

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  木星是太阳系中质量最大的行星,是所有其他行星总和的两倍,与太阳和其他行星一样,都由相同的尘埃和气体云形成。

  做为太阳系最先形成的行星,木星巨大的重力场很可能影响着整个太阳系的形成,对于围绕着太阳的所有行星的轨道排列发挥影响力,如果不是木星的引力,小行星带这一个广阔的区域可能会被另一个行星占据。

  木星也是「彗星捕手」。木星的重力场捕获了彗星和小行星,这些彗星和小行星原本可能掉落到太阳系内部并撞击地球等岩石星球,最终掉入木星的云层中。但是,木星也可能出现了相反的作用,向地球方向投掷小行星,虽然这不是件好事,但也可能导致富含水份的岩石进入了地球,进而成就了地球成为蓝色星球。

  笼罩在云层之下木星就像可以探询太阳系过去的一扇窗户,这也就是围绕木星运行的朱诺号(Juno)命名的由来。希望Juno能像朱诺女神一样,能看穿层层云雾,见识「朱比特」的真面目,Juno也能够穿过木星的云层来探寻我们太阳系的历史。

  Juno旅行了近五年,于2016年7月5日进入木星轨道,在木星的重力作用下,Juno以每小时210,000公里的惊人速度到达。在佩里霍夫(Perijove)或最接近的轨道进近过程中,在4,200公里的高度掠过木星,然后向外扫至810万公里远,穿越木星难以置信的强大磁场的较弱区域。

  这些是Juno完成了Perijove 29飞行所拍摄的照片,经过软体工程师Kevin Gill的影像处理,Kevin Gill同时也是行星和气候资料专家及科学资料视觉化的艺术家。(编译/台北天文馆刘恺俐)

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Jupiter from Juno PJ29 – c. (NASA/JPL/Kevin Gill)

资料来源:Science Alert

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  伽利略卫星是木星的四个主要卫星,占木星卫星总质量的99.999%,伽利略在1610年透过自制望远镜首次发现它们,分别是「埃欧」、「欧罗巴」、「盖尼米德」和「卡利斯多」。

  伽利略卫星的地质活动都相当活跃,因为木星巨大的潮汐力不断拉伸及挤压它们,现在有科学家认为,四个卫星表面下可能存在的液态海洋或熔岩,对彼此的潮汐力影响将更大。

  研究人员解释,因为伽利略卫星地下海洋各自的潮汐,彼此在互相靠近时又产生了「潮汐共振」的效应,这种效应远比木星本身的潮汐力影响更显著,如果地下海洋的黏度比较大的时候,产生的热量将相当可观。

  根据研究团队的计算,木星对「欧罗巴」地下海洋的潮汐影响深度为200米,相较之下,「埃欧」对「欧罗巴」潮汐影响则可深达80公里。科学家并不清楚欧罗巴地下海洋的深度,但只要伽利略卫星潮汐共振的效应够强,将足以对卫星地表造成冲击起伏,科学家就能以看得到的起伏推估其深度。

  这个研究提供了预测天体地质活动的全新想法,任何系统中有多颗海洋星球都可能因此对适居性产生重大的影响,例如拥有7颗类地行星、其中3颗位在适居带的TRAPPIST-1的行星系统。(编译/台北天文馆虞景翔)

资料来源:Space.com

由美国宇航局伽利略号宇宙飞船在这里看到的木星卫星欧罗巴,在其冰冷的外壳下隐藏着一个巨大的海洋。图片:NASA/JPL-加州理工学院/SETI研究所

由美国宇航局伽利略号宇宙飞船拍到的木星卫星欧罗巴,在其冰冷的外壳下隐藏着一个巨大的海洋。图片:NASA/JPL-加州理工学院/SETI研究所

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  业余天文学家克莱德·福斯特(Clyde Foster)于2020年5月31日在他位于南非的家中观测木星。他使用装有甲烷滤镜的14英寸施密特-卡塞格林望远镜观察并拍摄,当时他注意到木星的大红斑附近有一个白点。福斯特说:「这个斑点在甲烷滤镜的观测波长下爆发非常剧烈,但在可见光和红外线影像却没有那么明显。最初原本以为可能是天体撞击,但后来大家认为那是一次强烈的对流爆发。」

克莱德·福斯特拍摄的木星
克莱德·福斯特拍摄的木星

  这个被暂时取名为「克莱德斑」的现象在6月2日获得解答,目前朱诺号正在木星上空4,200公里绕行,依据他回传的影像显示克莱德斑全长约4,800公里,是木星南温带的偶发性对流风暴之一(如下图)。朱诺号也曾在2018年观察到类似的爆发现象。

朱诺号拍摄的影像
朱诺号拍摄的影像

  于2011年8月5日发射升空的朱诺号,在2016年7月5日到达木星附近的轨道后,现已超过原定的任务期间。目前为止,朱诺号是唯一的使用太阳能板运行的外太阳系任务,同时也是目前除了火星以外、运作中的行星探测任务。朱诺号的主要任务是探测木星内部和磁场环境,因此上头的朱诺相机影像便开放给公众应用。团队在每次绕行过后,都会在任务网站上免费提供朱诺相机的原始影像。

  2020年7月14日木星即将到达冲的位置,不妨利用望远镜仔细观察,搞不好可以搭配朱诺相机的影像发现新的风暴也不一定!(编译/台北天文馆研究组王彦翔)

资料来源:Sky & Telescope


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发布单位:台北市立天文科学教育馆 观赏方式:肉眼观赏 双筒望远镜辅助观赏 需以口径10公分(4吋)以上的天文望远镜观赏 可拍照 ★★

  当从地球中心相外看,木星和火星的赤经经度相同时,称为「木星合火星」,通常是这两颗行星比较接近的时候。

  发生于2020/3/20下午14时的木星合火星,是继2018/1/7后再一次相合,此时地心所见的木星位在火星以北约0.72度的地方,但当时两者都还在地平面下,所以建议在3/20或21凌晨日出前朝东南方天空观察。届时,木星与火星位于人马座与摩羯座之间,木星为-2.1等、偏白色,火星为0.9等、红色,两颗星的颜色对比明显。此外,土星也在两颗星东方不远处,可以一同欣赏。(台北天文馆王彦翔/编辑)

2020/3/21凌晨东南方天空示意图
Stellarium模拟2020/3/21凌晨5点的东南方天空示意图。

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  木星大红斑是太阳系中最强大的风暴!新的研究表明,尽管它看起来明显萎缩了,但风暴本身仍然健康。较早的研究表明从1878年来风暴一直持续缩小,且自2012年以来,缩小的步伐似乎更快,因此有报导称大红斑即将消失。但加州大学伯克利分校的计算物理学家菲利普·马库斯(Philip Marcus)教授在美国物理学会流体动力学分会上指出,没有证据显示推动云层形成的涡旋正在发生变化。他认为有关大红斑将死的说法太夸大了!由于观察者不是直接看到风暴本身,而只能看到上面的云,所以尽管云层可能会对涡旋影响,但是对于风暴本身并不重要。

  他和同事们使用电脑模型发现,从朱诺号太空船看到的剥落现象,实际是木星大气中的气旋与尚未被卷入的云团碰撞。撞击使云“破碎”,由于云处于风暴之上,因此暴露在更多的紫外线下使云块显得较红。这给人的感觉是大红斑正在分开。Marcus说:除非发生灾难性事件,否则大红斑将持续下去,或许还能长达几个世纪,但它的未来仍然充满未知。(编译/台北天文馆李瑾)

木星大红斑

  资料来源:New Scientist