木星又有重大发现

传统观点认为，木星大气层上的“棕色云”，其主要成分是氨冰。不过，近期天文学家和天文爱好者的一些研究发现，棕色云很可能是其它物质构成的。

过去的天文学家估计木星的大气层是由71%的氢和24%的氦组成，且含有多种可凝结气体。这些气体可能在木星的对流层中凝结形成氨水/水冰、氢硫化铵云（硫与氨气的化合物）。

人们为了验证这个猜想，多次派遣无人太空船飞越木星，但结果大多不理想。因为无人太空船只能测到木星云层的部分压力数据和确定其“棕色云”不是纯冰。

先前，科罗拉多大学天文物理学博士、从事太空天气预报工作的史蒂文·希尔（Steven Hill）博士，使用商用望远镜和三到四个特殊光谱滤光片（滤波器），对木星进行观测再对图案进行处理，最终绘制出木星大气层中氨的丰富度和云顶压力图，发现木星云主要成分并非氨冰，很可能是硫氢化铵与烟雾混合而成。

英国牛津大学物理系的帕特里克·欧文教授（Patrick Irwin），为了验证希尔博士简单分析方法是否有效，他的团队使用位于智利阿塔卡马沙漠的欧洲南方天文台超大望远镜的多单位光谱探测器（MUSE），对木星的大气云中的600至680奈米（nm）的光线进行探测，因为这段光谱包含甲烷（619 nm）和氨（647 nm）的吸收带。当他们得到探测数据后，再透过电脑模型对木星的光与气体和云进行模拟，以绘制木星大气层中主要的压力水平和氨的丰富度。

结果显示，这些木星云区域的云顶压力值为2～3巴（bar）之间，要比氨气凝结成冰的0.7 bar高许多，而云层部分的温度也比原本预想要高。

基于这两个主要原因，他们判定纯氨冰不太可能是木星云的主要成分，硫氢化铵的可能性较大。欧文教授团队解释，在潮湿、富含氨的空气向上升形成氨冰的速度，远不如氨气被破坏或与其它物质混合的速度。因此木星主云层最可能是由硫氢化铵与光化学烟雾产物混合而成，最终生成经常看到的“红棕色斑块”。

研究人员还表示，虽然先前分析MUSE的观测结果时就曾发现类似的结果，但鉴于这些结果是使用极其复杂的方法分析得到，且只有世界上少数小组有能力进行，因此这一结果很难得到证实。

该团队表示，希尔博士采用的方法不仅可靠性高、简单快速、结果准确，还容易得到验证，有效降低了复杂的计算成本。另外，这种方法意味着天文学爱好者也可以用它去追踪木星大气层中氨和云顶压力的变化，包括木星带、小风暴和大红斑等大涡旋。

欧文教授和他的团队也将该方法应用于土星大气层的观测上，也得出土星大气层上的云不太可能是氨冰的相似结果。

哈勃望远镜拍摄的木星照片。（NASA, ESA, A. Simon, M. H. Wong and the OPAL team）

欧文教授对牛津大学的新闻室表示，“我惊讶的是如此简单的方法，能够探测到大气层如此深处，且清晰的证明云层不是纯氨冰！这些结果表明，一位创新的业余爱好者使用现代相机和特殊滤光片，打开了了解木星大气层的新窗口，这有助于我们了解木星神秘的云层性质是如何运作的。”

希尔博士则表示：“我喜欢用普通的商业设备进行物理测量，因为我希望可以找到新的方法，让业余爱好者为专业工作做出有用的贡献。不过，当时并没有想到这个方法会取得如此有成效的结果！”

英国天文学协会学术研究员、研究的合著者之一的约翰·罗杰斯（John H. Rogers）补充说，“这项技术的一个特殊优点，就是让业余爱好者可以透过氨的变化与木星上可见的天气变化进行联系。因为氨的变化，很可能就代表木星上的天气。”

欧文教授团队的研究结果，于今年1月初正式发表在《地球物理研究期刊》上。