研究表明木星极地气旋的形成过程与地球类似

行星科学家在 2018 年首次将地球与木星联系起来，当时他们注意到木星巨大气旋的图像与海洋湍流之间有着惊人的相似性。2022 年，他们分析了美国宇航局朱诺号航天器拍摄的木星气旋的高分辨率红外图像。分析显示，一种类似于地球上看到的对流有助于维持木星的风暴，这种风暴可能宽达数千英里，持续数年。2022 年的研究直接关注木星的气旋，但作者还在气体涡旋之间的空间中看到了被称为细丝的细长卷须。这些细丝也有地球上的类似物，他们利用朱诺号的详细图像来研究这种与我们星球海洋和大气过程的相似性是否仅仅是表面现象。

天气预报中经常讨论锋面——例如冷锋或暴风锋——但它们既适用于气体也适用于液体。

锋面是由于温度等特性的差异而具有不同密度的气体或液体之间的边界。

在海洋中，锋面也可能是由盐度差异引起的，这会影响海水密度和温度。

锋面的一个主要特征是其前缘具有强大的垂直速度，可以产生风或洋流。

为了尝试理解朱诺号图像中木星气旋之间清晰可见的细丝的作用，斯克里普斯海洋研究所的 Lia Siegelman 博士和加州理工学院的 Patrice Klein 博士查看了朱诺号拍摄的一系列红外图像。

这批图像是木星北极地区的照片，以 30 秒为间隔拍摄。

事实上，这些图像是红外线图像，团队据此计算出温度——明亮区域温度较高，而黑暗区域温度较低。

在木星上，大气中较热的部分对应于薄云，较冷的部分代表厚云层，阻挡了更多来自木星过热核心的热量。

研究人员随后跟踪了两张照片之间 30 秒间隔内云层和细丝状物的运动，以计算水平风速。

这两条信息使得科学家能够将海洋和大气科学的方法应用于木星，从而计算出与研究人员从图像中得出的温度和水平风速相对应的垂直风速。

一旦他们计算出垂直风速，他们就能看到木星的细丝确实表现得像地球上的锋面。

木星锋面边缘的垂直风速也意味着锋面参与了将能量以热量的形式从该行星炎热的内部传输到其高层大气的过程——为巨大的气旋提供动力。

虽然对流是主要驱动力，但锋面占木星气旋总动能的四分之一和垂直热传输的百分之四十。

西格尔曼博士说：“自 2016 年首次观测到以来，木星两极的气旋一直存在。”

“大型涡旋之间的这些细丝相对较小，但它们是维持气旋的重要机制。”

“令人着迷的是，锋面和对流在地球和木星上存在且具有影响力——这表明这些过程可能也存在于宇宙中其他湍流流体体中。”

“木星的巨大规模和朱诺号的高分辨率图像可以让我们更清晰地看到锋面等小规模现象与气旋和整个大气层等大规模现象之间的联系，这种联系在地球上通常很难观察到，因为地球上的联系要小得多，也更短暂。”

“然而，一颗期待已久的名为 SWOT 的新卫星将使这类海洋现象变得更容易被观察到。”

“发现地球上的这些物理机制也存在于其他遥远的行星上，这其中蕴含着某种宇宙之美。”

该团队的论文发表在《自然物理》杂志上。