如果,木星内部都是空的,或许它能够容纳1000多颗地球。木星结构体系比其它行星结构体系更加复杂。
“木星”是太阳系八大行星中的重要成员之一,它的体积也是最大的一颗,同时转速是最快的一颗行星与太阳距离最近,是一颗气态体行星。
如今,人类科学家对这颗巨大无比的行星进行了关注和研究探索,开始对“木星”探测时刻做着准备。表明了科学家对太空探索情有独钟。
关于木星探测器美国却领先了一步,
早在1972年,科学家们就已经展开对木星的探测计划任务,尤其是美国。同时,美国是第一个将探测器成功的发射到木星上的国家。探测器命名为“先锋十号”,在十年后“先锋十号”向地球传回了第一张近距离“木星”表面图像。
之后在几十年内,美国前后又发射了多颗探测器,用来探测木星表面状况、大气层组成等,例如,早在1989年发射的“伽利略号”,在1995年到达了木星轨道,最后在2003年坠毁在木星上,从此结束了“伽利略号”长达14年的太空飞行生涯。
于是又在2011年8月份,美国又发射了一颗名为“朱诺号”探测器,这是一颗特地给“木星”研究的新型探测器,其目的就是为了更深入了解“木星”内部结构数据,“朱诺号”甚至监测到“木星”上的大气层中含有大量的水成分。
据外媒体CNET报道透露,美国宇航局(NASA)对“朱诺号”在木星上所监测到的大气层含有水分是否真实存在,做出了回应。关于“木星”上的“水分含量之谜”提供了一些有力的证据说明——“朱诺号”并且发现在木星表面存在液态水存在,具体位置位于“木星”大红斑内部。
“朱诺号”在木星上观测发现水成分,均在大红斑的内部。那么,“木星”大红斑内部结构又是否真实存在生命体呢?有哪些依据足够支撑证明。
首先;我们得去了解这颗“木星”状况
“木星”的椭圆轨道半长径是5.2天文单位,它绕太阳一周大约需要12年,但它的自转速度却是太阳系中最快的,自转周期为9小时50分30秒。“木星”上还有很强的磁场,表面的磁场强度大约是地球的10倍。有趣的是“木星磁场”的方向与地球磁场的方向正好相反,地球上的指南针到了木星上所指的方向是北方。
“木星”的内部结构也与其他行星不同,它没有固体外壳,在浓密的大气之下是液态氢组成的海洋。“木星”的内部是由铁和硅组成的固体核,温度高达30000度。但“木星”大气的平均温度约为负140度。
“木星”上一个著名的特征是位于赤道南侧的大红斑,大红斑的内部存在着环流结构,它原来是木星大气云层中的一个大漩涡,漂浮着五颜六色的云,云层的剧烈运动达到了难以用语言来形容的程度。
直到今天,我们人类已知晓的一次风暴直径达到40000千米,可见“木星”上的自然风暴摧毁程度,而“大红斑”的形成足以覆盖三至五颗地球那么大,幸运的是到目前为止这块大红斑逐渐减少。
木星的结构成分
木星的高层大气是由体积或气体分子百分率约88-92%的氢和约8-12%的氦所组成。由于氦原子的质量是氢原子的四倍,探讨木星的质量组成时比例会有所改变:大气层中氢和氦分别占了总质量的75%及24%,余的1%为其他元素,包括微量的甲烷、水蒸气、氨以及硅的化合物。另外木星也含有微量的碳、乙烷、硫化氢、氖、氧、磷化氢、硫等物质。大气最外层有冷冻的氨的晶体。木星上也透过红外线及紫外线测量发现微量苯和烃的存在。
木星可能有一个石质的内核,被一层含有少量氦,主要是氢元素的液态金属氢包覆着。内核上则是大部分的行星物质集结地,以液态氢的形式存在。这些木星上最普通的形式基础可能只在40亿帕压强下才存在,木星内部就是这种环境(土星也是)液态金属氢由离子化的质子与电子组成。
在木星内部的温度压强下氢气是液态的,而非气态,这使它成为了木星磁场的电子指挥者与根源,木星的磁场强度大约10高斯,比地球大10倍。同样在这一层也可能含有一些氦和微量的冰。木星还是天空中已知的最强的射电源之一。
木星内部的温度和压力,由于开尔文-亥姆霍兹机制稳定地朝向核心增加。在压力为10帕的”表面”,温度大约是340 K(67 °C;152 °F)。在氢相变的区域 -温度达到临界点- 氢成为金属,相信温度是10,000 K(9,700 °C;17,500 °F),压力的200GPa。在核心边界的温度估计为36,000 K(35,700 °C;64,300 °F),同时内部的压力大约是3,000-4,500GPa。
木星环境形成
摘要:
木星具有太阳系最强的行星磁场,是木星探测面临的基本环境。首先对磁场环境及其数学模型进行了调研,并在研究木星磁场模型以及磁场的数学原理的基础上,使用MATLAB数学工具实现了木星主磁场的计算,对VIP4、VIT4、O6和V1_17ev(eigenvector,特征向量)4个模型与磁测数据进行了对比及分析。研究结果表明这4个模型计算得到的磁场强度范围较为一致,但在全球磁场分布上存在差异,尤其是对磁南极位置的识别上,4个模型的结果都不相同;在对模型计算结果与探测数据的探讨分析中,发现4个模型与探测数据的符合较为一致,偏差均较小。可为木星探测的环境保障提供必要的理论基础和计算模型支撑。
那么,木星云层下是什么情况?
发表在“自然”杂志上的四篇文章中,以及随附的一篇“新闻与观点”文章中,该航天器的最新成果已经公布。而且,这是第一次,我们对云顶下发生的事情有了一个很好的了解。
加州大学圣克鲁斯分校的Jonathan Fortney在接受采访时说:“这是第一次看到一颗气体巨行星是如何在内部运行的。”他撰写了这篇“新闻与观点”的文章。虽然四篇文章集中在不同领域的研究,他们基本上有一个相似的主题-即与木星的一些关键特征。主要的发现之一是,我们现在知道木星的大气层延伸到多远,距离云顶有3000公里(1860英里),比预期的要大得多。
一旦你到达这个深度,行星的组成就会发生巨大的变化。人们对木星在云层下的样子已经想象了很多。根据这些论文,似乎在这个深度,行星内部的行为变得像一个固体-尽管它实际上不是一个固体。相反,它是一种像固体一样旋转的氢气和氦气的流体混合物。
“我们的研究结果还表明,在3000公里的风下,行星会以刚体的形式旋转,所有这些信息都会对我们对行星内部的理解产生深远影响,进而使我们能够更近地理解它的形成,”论文作者之一、荷兰莱顿大学(Leiden University)的亚米娜·米格尔(Yamina Miguel)说道。木星以它的云带而闻名,我们可以看到这些云覆盖着这颗行星,这是伽利略在400年前首次发现的。但科学家们不确定这些波段延伸到多远。
根据这些最新的结果,这些云带似乎在3000公里处停止,从而形成了更均匀的形状。在它的核心压力大约是我们在地球上的压力的100000倍。“很多世纪前伽利略在木星大气中看到了这些条纹,所以这绝对是我们长久以来想知道的东西,我们都对结果感到兴奋。”米格尔补充道。这项研究的另一个主要发现是木星的引力场从北向南并不对称。这对于这样一个快速旋转的动荡不安的行星来说是出乎意料的。
这似乎是由行星上各种不同的风和大气流动造成的。研究人员还发现,木星的大气层包含了约1%的行星质量,相当于三个地球,这是非常巨大的。相比之下,地球的大气层只占地球总质量的百万分之一。“这一结果令人惊讶,因为这表明木星的大气质量很大,而且比我们之前预期的要深得多。”以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所的Yohai Kaspi说。
他们发现两极的气旋形成了持续的多边形模式,八个气旋在北极的单个中央气旋周围肆虐。在南极,有五个旋风在做同样的事情。
节选出处
作者:素笠
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来源:知乎
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