新智元报道

来源：Nature、Science

编辑：白峰、小匀

【新智元导读】由于马斯克的星际移民计划，火星变的令人着迷。但是近日发表在《自然》的一篇文章，让人们也看到了木星的美丽星空，宇宙中另有哪些令人向往的情形？太阳的耀斑也很惊艳！

如《星空》般美丽的情形出现了，不外不是在地球上，而是木星。

随着美国宇航局的木星探测器「朱诺号」，我们进入了木星的高海拔雷电风暴之旅。

蘑菇「绑架」了氨水，木星上也有闪电

自从1979年NASA的「旅行者号」第一次看到了木星的闪电以来，人们一直认为木星的闪电与地球的闪电很相似。但「朱诺号」却让我们看到了一个不太寻常的闪电。

最近发表于《自然》上的一篇研究，研究职员发明了木星上一种意想不到的放电情势——「浅层闪电」。这种浅层闪电来自含有氨-水溶液的云，而地球上的闪电来自水云。

众所周知，木星是一颗气态巨行星，也就是说，它的外貌由大量气体组成。研究表明，木星上可能会由于猛烈的雷暴而形成富含氨的泥状冰雹，研究职员称之为「蘑菇」风暴。他们推测，从本质上来说，「蘑菇」在高层大气中「绑架」了氨和水，并把它们带到木星大气的深处。

「朱诺号的近间隔飞越让我们看到了一些令人惊讶的工具——更小、更浅的闪光，这里比之前假设的高度更高。」论文的第一作者海蒂·贝克尔说。

贝克尔和她的团队认为，木星强盛的雷暴将水冰晶抛向了木星大气层的高空，间隔木星水云凌驾16英里(25公里)，在那里，它们遇到了大气中的氨蒸汽，融化了冰，形成了新的氨-水溶液。

在云云高的海拔，温度低于零下126华氏度(零下88摄氏度)，这对于纯液态水的存在来说太冷了。

贝克尔说:「在如许的高度，氨就像一种防冻剂，降低了水冰的熔点，从而形成了含有氨-水液体的云。在这种新的状态下，落下来的氨-水液滴会与上升的水-冰晶碰撞，从而使云带电。这是一个惊喜的发明，由于氨水云并不存在于地球上。」

浅层闪电引发了另一个关于木星大气内部运作的谜团:“朱诺号”的微波辐射计仪器发明，氨已经耗尽——也就是说，缺失了——木星的大部门大气。更令人费解的是，氨的含量随着在木星大气中的移动而变化。

昨天发表在《地球物理研究杂志:行星》上的第二篇论文假想，2/3的水和1/3的氨气形成了木星冰雹的前身——「蘑菇」。蘑菇由水-氨融雪层和被较厚的水-冰外壳笼罩的冰组成，这种形成方式与地球上的冰雹相似——会在大气层中上下移动时变得越来越大。

「终极，蘑菇长得太大了，上升气流都阻止不了它们降落。就如许，它们会落到大气中更深处，遇到温度更高的地方，终极完全蒸发掉。」这篇论文的第一作者特里斯坦·吉洛说，「后续氨和水被拖到木星大气层的深处。这就解释了为什么在这些地方，朱诺号的微波辐射计看不到太多。」

木星上「浅闪电」和「蘑菇」的演变历程

2011年8月5日，九年前的这一天，由太阳能驱动的木星探索者号发射升空。上个月是它到达木星的四周年龄念日。

自从进入这颗气态巨星的轨道以来，「朱诺号」已经举行了27次飞行，飞行里程凌驾3亿英里(4.83亿公里)。仍是NASA新前沿项目的一部门。

除了木星的美丽星空，太阳耀斑也很壮观。最近，日本科学家利用新的要领预测到了太阳耀斑的发作。

太阳耀斑竟是源于「磁重联」

太空天气就像是一个猜谜游戏，尤其像太阳发作这种无法直接观测的活动。

太阳发作的预测通常是基于太阳外貌上观测到的活动量，而没有思量到爆炸的详细历程。

最近《科学》杂志报道了一项新研究，基于太阳耀斑背后的物理学原理就可以预测太阳耀斑。利用汗青数据，该要领乐成预测了几个强盛的耀斑。

太阳耀斑和相干的带电粒子(或等离子体)发作所开释的辐射是有害的。这种空间天气可以中断无线电通讯，破坏卫星，摧毁电网，危及宇航员。以是准确的太空天气预告也是很有须要的。

目前的预测要领依赖于耀斑相干的征象，好比太阳黑子。

相比之下，这种新的预测要领是基于太阳磁场循环自我重组的方式和时间，这一历程被称为磁重联，这一历程会发作出标志着太阳耀斑的能量。

太阳的外貌，磁场会变得非常粗糙不再有纪律。磁场线会像意大利面条一样互相环绕交织。当这些线路断裂并重新毗连时，就会开释出一股能量，从而产生耀斑。

来自日本名古屋大学的物理学家 Kanya Kusano 和他的同事们提出，最大的耀斑是由于两条弧形的磁力线相互毗连，形成了一个 m 形的环。

这种「双弧不稳定性」导致更多的磁重联，m 形的回路膨胀，开释出能量。

乐成预测大耀斑，不稳定性是要害

研究职员利用NASA太阳动力学天文探测器11年来的数据，确定了太阳上具有高磁场活动的区域。

他们起首查抄每个区域是否具备了引发耀斑的双弧不稳定性，然后预测其能否产生最强耀斑，即 x 级耀斑。这项技能准确地预测了9个耀斑中的7个。

这些乐成的预测让研究职员对耀斑产生的物理历程相识更深了。

点a和b（白色圆圈）处预计会产生大的耀斑。每个圆的半径即是触发耀斑的临界半径。

「预测是权衡我们对自然的理解水平的一个很好的基准」。

虽然有不乐成的例子，但这些预测同样具有启发性: 纵然它失败了，至少能说明没有发明的两个耀斑与太阳外貌的等离子体喷射没有关系。

这种不稳定性可能不是解释其他耀斑的好要领，相反它们可能来自太阳外貌高处的磁重联，而不是太阳外貌四周。

研究职员预测所依据的机制真的很有趣，也很有洞察力。

这种要领无法预测耀斑到底何时会产生，也无法确定是在合适的条件初次产生后一小时照旧一天产生，而且也无法确定 比X1耀斑更弱的情况，但是让人类对太阳耀斑机制的理解更深刻了。

参考链接：

https://www.nature.com/nature/volumes/584/issues/7819

https://science.sciencemag.org/content/369/6503/587

（声明：本文仅代表作者观点，不代表新浪网态度。）

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