Yahoo奇摩新聞 科學家意外發現：木星和地球的風暴竟然有共同點
木星這顆距地球7.27億公里的氣體巨行星，雖然體積是地球的11倍以上，但它的風暴與地球上的風暴卻有著驚人的相似之處。最新研究表明，木星極地區域的巨大風暴是由與地球大氣和海洋動力學類似的過程所驅動。這些發現發表在《自然物理》期刊上，為我們理解地球上的氣象過程提供了新的視角。
連接兩個世界的風暴
2018年，聖地亞哥加州大學斯克里普斯海洋研究所的物理海洋學家莉亞·西格爾曼（Lia Siegelman）首次注意到地球海洋湍流和木星巨型氣旋之間的相似之處。西格爾曼表示，空氣和水在物理學中都被視為流體，因此將海洋物理動力學應用於木星這樣的氣體巨行星並非異想天開。
「木星基本上是一片氣體海洋，」西格爾曼解釋道。
風暴的奧秘
2022年，西格爾曼和她的團隊基於這一初步觀察發表了一項研究。他們分析了由NASA的朱諾號探測器拍攝的木星氣旋的高分辨率紅外圖像，發現類似於地球上的對流過程有助於維持木星的風暴。這些風暴可以達到數千公里寬，持續多年。木星著名的大紅斑風暴已經肆虐超過300年。
在最新的研究中，團隊將重點放在氣旋之間的細長氣絲上。他們發現這些細長氣絲與對流一起協同作用，推動並維持木星的巨大風暴。這些氣絲有點像海洋學家和氣象學家所說的「鋒面」——不同密度的氣體或液體團塊之間的邊界，這些邊界可以產生強烈的垂直速度，進而產生風或洋流。
不同密度邊界可產生強烈垂直速度，進而產生風或洋流
為了更好地理解木星氣旋之間的氣絲的作用，西格爾曼與NASA噴氣推進實驗室和加州理工學院的合作者帕特里斯·克萊因（Patrice Klein）合作。他們研究了朱諾號每隔30秒拍攝的木星北極區一系列紅外圖像。這些圖像幫助他們計算出溫度和水平風速，並發現氣絲確實像地球上的鋒面一樣行為。垂直風速顯示，這些鋒面參與了將能量——以「熱的形式」，從木星的熱內部傳輸到上層大氣，這為巨大的氣旋提供了動力。
西格爾曼表示：「自2016年首次觀察到這些氣旋以來，它們一直持續存在。這些大型漩渦之間的氣絲雖然相對較小，但它們是維持氣旋的重要機制。」
未來探索
木星的巨大規模和朱諾號的高分辨率圖像，使我們能夠更清楚地觀察到小尺度活動如鋒面如何連接到氣旋和大氣。這些連接在地球上往往難以觀察到。未來，新的地表水和海洋地形（Surface Water and Ocean Topography，SWOT）衛星可能會使這些海洋現象更易於觀察。
「發現地球上的物理機制也存在於遙遠的行星上，具有某種宇宙之美，」西格爾曼說。
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首圖來源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Gerald Eichstadt/Sean Doran cc By4.0
圖片來源：Nature Physicscc By4.0
參考論文：
1.Frontogenesis at Jovian high latitudesNature Physics
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