木星大红斑为何正在缩小?

近一个世纪以来,它一直在萎缩,特别是过去 50 年。虽然它的纬度范围保持相对稳定,但其经度范围已从 19 世纪末的 40 度收缩到 2016 年的 14 度,当时美国宇航局的朱诺号航天器抵达该星球并进行一系列轨道飞行。耶鲁大学博士生志新研究的主要作者 Caleb Keaveney 表示: “过去 200 年里,很多人都观察过大红斑,并且和我一样对它着迷。”

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日食为科学家提供了了解有关太阳和太空的许多重要知识的宝贵机会。当月球经过太阳前面并完全或部分隐藏太阳时,可以直接观察到太 黎巴嫩数据 阳的一部分,这在正常情况下是不可能的,科学家可以从日食中了解到:1.关于太阳日冕的事实:日冕是太阳的最外层,在正常阳光下看不见。但在日全食期间,当月球完全遮住太阳时,观察日冕就更容易了。

“很多人并不是专业的天文学家——他们只是充满热情和好奇心。再加上当我谈论我的工作时,我看到人们身上的好奇心,这让我觉得自己是某个比自己更伟大的事物的一部分。”尽管大红斑已被广泛研究,但人们对它的好奇心部分来自于它周围的许多谜团。天文学家并不知道大红斑的确切形成时间、形成原因,甚至不知道它为什么是红色的。

在这项研究中,耶鲁大学地球与行星科学系的基夫尼和他的合著者北卡罗来纳州立大学的加里·拉克曼和路易斯维尔大学的蒂莫西·道林重点关注了小型短暂风暴对大红斑的影响。

研究人员利用显式行星等熵坐标 (EPIC) 模型对该大红斑进行了一系列 3D 模拟,该模型是 Dowling 在 20 世纪 90 年代开发的行星大气模型。其中一些模拟了大红斑与不同频率和强度的小型风暴之间的相互作用,而另一组控制模拟则忽略了小型风暴。模拟结果的比较表明,其他风暴的存在增强了大红斑,导致其变得更大。

“我们通过数值模拟发现,通过向大红斑提供较小的风暴,就像我们在木星上看到的那样,我们可以调节它的大小,”基夫尼说。研究人员的建模部分基于地球大气中观测到的长期高压系统。这些系统被称为“热穹顶”或“热块”,它们经常出现在横跨地球中纬度地区的西风急流中干旱等极端天气事件中扮演着重要角色。这些“块”的寿命与与较小的、短暂的天气机制的相互作用有关,包括高压涡流和反气旋。

小行星可能是寻找“第二地球”的最佳目标

“我们的研究对地球上的天气事件有着令人信服的意义,”基夫尼说。“与附近天气系统的相互作用已被证明可以维持和放大热穹顶,这激发了我们的假设,即木星上的类似相互作用可以维持大红斑。在验证这一假设时,我们为对地球热穹顶的理解提供了额外的支持。”

基夫尼表示,额外的建模将使研究人员能够完善新的发现,或许还能揭示大红斑最初的形成过程。这项研究的资金来自北卡罗莱纳州太空基金,并得到了宇航员奖学金基金会和戈德华特奖学金基金会的支持。这项研究是北卡罗来纳州立大学海洋、地球和大气科学系的本科生研究项目。

研究表明,一颗拥有大卫星的岩石行星可能具有良好的生命潜力,因为我们的卫星控制着生命的基本方面,包括白天的长度、海洋潮汐和稳定的气候。

“与地球大小相似的相对较小的行星更难观测,它们并不是寻找卫星的主要目标,”罗彻斯特大学地球与环境科学助理教授、这项研究的主要作者米基·中岛 (Miki Nakajima) 表示。“然而,我们预测这些行星实际上是更适合拥有卫星的候选者。”

节是行星科学中长期争论的问题。

主流理论认为,月球形成于大约 45 亿年前,当时地球被一颗火星大小的行星胚胎撞击。这次碰撞入轨道,这些碎片聚结成月球。其他模型则认为,地球与一个更大的物体相撞,从而产生了一个完全蒸发的碎片盘。

有近 300 颗卫星,但它们的质量相对于其主行星而言通常比月球相对于地球的质量要小得多——这对于生命的形成至关重要。卫星可以通过其他过程形成,但这些卫星通常比其行星的尺寸要小。相比之下,巨大的撞击往往会产生一颗巨大的卫星。

虽然许多科学家认为月球对于行星维持生命来说并不是必需的,但他们也承认,我们这颗体积不成比例的月球在地球复杂生命形式的发展中发挥了至关重要的作用。

毕竟,月球的引力在很大程度上造成了海洋的潮汐流动,科学家认为正是这种潮汐流动促成了我们所知的生命所需的核酸的形成。月球还稳定了地球的轨道倾斜,使气候保持相对可预测性,从而使生物更容易进化和适应。

科学家已经发现了 5,000 多颗系外行星,即太阳系外的行星。但系外卫星(围绕系外行星运行的卫星)却难以发现,因为它们本质上比它们所围绕的行星小得多。到目前为止,只发现了几个可能的候选者。

这对于寻找第二个地球——一个可以为生命提供理想环境的地球——可能至关重要——而这正是中岛和她的合著者进行的最新科学研究的意义所在。

 

这些未来的观察可以检验本研究中提出的理论

他们在先前依赖卫星形成计算机模拟的研究基础上,探究了所谓的“流动不稳定性”在卫星形成过程中所起的作用。流动不稳定性是一种将粒子集中在蒸汽盘中以快速形成行星和卫星的过程,行星和卫星分别是行星和卫星的基础组成部分。他们发现,虽然流动不稳定性可以在由行星巨大碰撞产生的富含蒸汽的盘中形成自引力卫星,但这些卫星的体积不够大,无法避免蒸汽盘的强大阻力,从而被冲向其宿主行星并被摧毁。

报告指出:“一旦圆盘冷却到一定程度,圆盘的蒸汽质量分数变小,这些小卫星就会进一步增大。然而,此时圆盘的质量会大幅减少,剩下的圆盘可能只会形成一颗小卫星。”

中岛的研究得到了物理学教授爱丽丝·奎伦 (Alice Quillen)、前本科生杰里米·阿特金斯 (Jeremy Atkins) 和爱荷华州立大学助理教授雅各布·西蒙 (Jacob Simon) 的协助。

他们的研究假设,形成月球的撞击必须相对“温和”。这意味着,就我们的地球而言,与其相撞的物体不可能比火星大很多。否则,撞击 数字营销中的多样性和包容性 将产生一个完全蒸发的圆盘,而这样的圆盘只能形成一个相对较小的月球。这项研究还表明行星和月球的形成之间存在重大差异。有时,月球的形成过程被视为与行星的形成过程类似。这项研究表明,流动不稳定性是行星形成的关键过程,但不是月球形成的关键过程。

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研究人员得出结论,流动不稳定性不利于由富含蒸汽的盘形成大卫星,而像地球的卫星这样的稍微太空望远镜科学研究所最近从研究人员那里挑选了两份使用强大的寻找系外卫星的提案。一份提案重点关注围绕类木行星的卫星,另一份提案则寻找围绕类地行星的卫星。

这颗系外行星本应被其附近主恒星的强烈辐射剥离成裸露的岩石,但不知何故却形成了蓬松的大气层。这是一系列发现中的最新发现,迫使科学 eu 电话号码 家重新思考行星在极端环境下如何衰老和死亡的理论。这颗行星因其能够承受红巨星辐射能的能力而被昵称为“凤凰”,它体现了太阳系的巨大多样性和行星演化的复杂性——尤其是在恒星生命的末期。该研究结果发表上。这颗行星的演化方式与我们想象的不一样。它的大气层似乎比我们预期的要大得多,但密度却要低得多,”这项研究的负责人、约翰霍普金斯大学天体物理学家 Sam Grunblatt 说道。“尽管距离如此巨大的主恒星如此之近,它如何能保留大气层仍是一个大问题。”

这颗新行星属于一种名为“热海王星”的稀有行星,因为它们与太阳系0 b,它比科学家们想象的要小、更古老、更热,令人惊讶。它比地球大 6.2 倍,每 4.2 天绕母星公转一圈,与恒星的距离比水星与太阳的距离近 6 倍。

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