木星大气层的惊人发现：韦伯望远镜揭示了3000英里宽的强烈喷流

木星大气层的惊人发现：韦伯望远镜揭示了3000英里宽的强烈喷流美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜（背景）对木星进行的近红外观测发现，在赤道上方的一个狭窄区域，出现了以前未曾发现的类似于地球喷流的高空风（红色箭头）。根据NASA哈勃太空望远镜的测量，这些风的流动速度几乎是20英里以下可见云层（蓝色箭头）风速的两倍。资料来源：M.H.Wong，加州大学伯克利分校；R.Hueso，巴斯克大学；NASA；ESA；CSA；STScI；I.dePater，加州大学伯克利分校；T.Fouchet，巴黎天文台；L.Fletcher，莱斯特大学。美国国家航空航天局的詹姆斯-韦伯太空望远镜在木星大气层中发现了一股快速移动的喷流，其速度是其下方可见云层的两倍，所产生的风切变远远超过了地球上看到的任何东西。这股高速喷流以每小时320英里（约合515公里）的速度飞行，宽度超过3000英里（约合4800公里），位于木星赤道上空，比光学照片上熟悉的主云层高出15到30英里（约合25到50公里）。这张木星图片来自美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的NIRCam（近红外相机），以红外光显示了这颗宏伟行星的惊人细节。在这张图片中，亮度表示高度。无数明亮的白色"斑点"和"条纹"很可能是高空对流风暴凝结的云顶。极光在本图中显示为红色，延伸至地球南北两极的高空。相比之下，赤道以北的暗色带状区域几乎没有云层覆盖。在韦伯2022年7月拍摄的木星图像中，研究人员最近发现了一条狭窄的喷射流，时速320英里（515公里），位于木星赤道上方的主要云层之上。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、RicardoHueso（UPV）、ImkedePater（加州大学伯克利分校）、ThierryFouchet（巴黎天文台）、LeighFletcher（莱斯特大学）、MichaelH.Wong（加州大学伯克利分校）、JosephDePasquale（STScI）与哈勃观测数据的比较根据NASA哈勃太空望远镜的观测结果，可见云层中的风速约为180英里/小时（250公里/小时）。最近发表在《自然-天文学》（NatureAstronomy）杂志上的一篇描述这一发现的论文的主要作者里卡多-胡索（RicardoHueso）说，这意味着在这些可见云层之上每增加一公里，风速就会增加7到10公里/小时。西班牙毕尔巴鄂巴斯克大学的胡索说："这完全出乎我们的意料。在木星大气层中，我们一直看到的是模糊的朦胧，而现在我们看到的是清晰的特征，我们可以追踪到木星的快速旋转，其移动速度远远超过在木星赤道云层中发现的典型速度。"研究人员利用美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的近红外相机（NIRCam）发现了木星赤道上空的高速喷流，位于主云层之上。在木星云层上方约12-21英里（20-35公里）高空的2.12微米波长处，研究人员发现了几处风切变，即风速随高度或距离变化的区域，这使他们能够追踪喷流。这张图片突出显示了木星赤道周围的几个特征，在木星自转一圈（10小时）之间，这些特征非常明显地受到喷流运动的干扰。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、RicardoHueso（UPV）、ImkedePater（加州大学伯克利分校）、ThierryFouchet（巴黎天文台）、LeighFletcher（莱斯特大学）、MichaelH.Wong（加州大学伯克利分校）、JosephDePasquale（STScI）这一喷射流的发现让人们深入了解了木星著名的湍流大气层各层之间是如何相互作用的，以及韦伯望远镜（Webb）是如何独一无二地跟踪这些特征的。韦伯望远镜的先进成像技术木星的新图像是由韦伯望远镜的近红外相机（NIRCam）于2022年7月拍摄的，是早期释放科学（ERS）计划的一部分。对木星系统的ERS观测由加州大学伯克利分校天文学名誉教授ImkedePater和巴黎天文台的ThierryFouchet共同领导。根据可见光波长（白色轮廓）和研究中使用的不同滤光片（彩色线条）的观测结果重建的木星大气中的带状风的整体结构。背景图片是JWST对上层朦胧敏感的图像的颜色组合。右图是赤道区域上方中央狭窄喷流的特写。图片来源：NASA/ESA/CSA和木星早期发布科学团队dePater说："尽管各种地面望远镜、NASA的朱诺号和卡西尼号等航天器以及NASA的哈勃太空望远镜已经观测到了木星系统不断变化的天气模式，但韦伯望远镜已经提供了关于木星环、卫星及其大气层的新发现。"NIRCam用四种不同的滤光片获得了相隔10个小时（一个木星日）的木星图像，每种滤光片都能探测到木星大气层不同高度的微小特征变化。风速是通过跟踪云层等小特征的运动计算出来的，云层很可能是氨冰与木星大气中典型的光化学烟雾颗粒混合在一起。"我们知道韦伯和哈勃的不同波长将揭示风暴云的三维结构，但我们也能够利用数据的时间性来观察风暴发展的速度，"加州大学伯克利分校的合著者、木星系统ERS计划的共同研究员迈克尔-王（MichaelWong）说。木星的大气层是分层的，这幅插图展示了韦伯望远镜是如何独一无二地从比以前更高的高度层收集信息的。科学家们能够利用韦伯望远镜确定木星大气层不同层的风速，从而分离出高速喷流。对木星的观测是在三个不同的滤光片中进行的，相隔10个小时，即一个木星日，每个滤光片都能探测到木星大气层不同高度的微小特征变化。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、RicardoHueso（UPV）、ImkedePater（加州大学伯克利分校）、ThierryFouchet（巴黎天文台）、LeighFletcher（莱斯特大学）、MichaelH.Wong（加州大学伯克利分校）、AndiJames（STScI）洞察平流层现象高速喷射流可能是几十年来在木星、土星和地球上观测到的一种复杂现象的深层对应物：在这些行星大气层的高空平流层出现的有规律的温度和风的振荡。在木星上，这些赤道热振荡位于可见云层上方30至150公里处，周期为4至6年。研究小组成员、英国莱斯特大学的利-弗莱彻（LeighFletcher）说："木星的赤道平流层有一种复杂但可重复的风和温度模式，高出在这些波长下测量到的云层和雾霾中的风。如果这种新喷流的强度与平流层的振荡模式有关，我们可能会预计喷流在未来两到四年内会有很大变化。在未来几年里检验这一理论将是非常令人兴奋的。"韦伯望远镜和哈勃太空望远镜测量到的风速细节（单位：米/秒）。图片来源：M.H.Wong，加州大学伯克利分校；R.Hueso，巴斯克大学；NASA；ESA；CSA；STScI；I.dePater，加州大学伯克利分校；T.Fouchet，巴黎天文台；L.Fletcher，莱斯特大学了解木星的带状喷流Hueso指出，喷流是木星和土星大气层的主要特征之一。这些喷流与纬度完全一致，因此被称为带状喷流。这些带状排列是行星快速自转的结果（木星和土星的自转周期都约为10小时），这导致了科里奥利力和纬度压力梯度之间的平衡。在木星和土星上，喷流在时间上大多是稳定的，在数年或数十年的时间里只观察到云层的微小变化。Wong说："对我来说，令人兴奋的是，在JWST之前，没有人想到会有这种狭窄的高速喷流。我们知道土星上有这样一个狭窄的喷流，因此在木星上发现类似的特征可以对这两颗巨行星进行新的比较研究，即使木星喷流的形成机制有所不同。"长期以来，包括dePater和Wong在内的天文学家利用地面和天基望远镜对木星进行了微波、红外、可见光和紫外线波长的观测，以研究木星大气层的低层和深层，那里存在着巨大的风暴和氨冰云。韦伯望远镜的近红外波段比以前更远，对木星云顶上方约15到30英里（25到50公里）的高空大气层非常敏感。因此，虽然在早期的近红外图像中，这些高空雾霾通常看起来很模糊，但随着赤道区域亮度的增强，韦伯望远镜可以分辨出明亮雾霾带中更精细的细节。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1402061.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1402061.htm

韦伯望远镜首次在岩石“超级地球”上发现大气层

韦伯望远镜首次在岩石“超级地球”上发现大气层这幅艺术家的概念图展示了系外行星55Cancrie的模样。巨蟹座55号也被称为"杨森"，是一颗所谓的超级地球，是一颗比地球大得多但比海王星小得多的岩质行星，它绕恒星运行的距离只有140万英里（0.015个天文单位），不到18个小时就能完成一个完整的轨道运行（水星距离太阳的距离是巨蟹座55号的25倍）。(水星距太阳的距离是巨蟹座55号距其恒星距离的25倍）该系统还包括四颗大型气体巨行星，位于巨蟹座，距地球约41光年。资料来源：NASA、ESA、CSA、拉尔夫-克劳福德（STScI）没有参与这项研究的美国麻省理工学院的行星科学家SaraSeager说，在类地行星周围发现大气层是系外行星研究的一个重要里程碑。地球稀薄的大气层对维持生命至关重要，能够发现类似类地行星上的大气层是寻找太阳系以外生命的重要一步。JWST探测到的这颗行星名为55Cancrie，它围绕着一颗12.6秒差距的类太阳恒星运行，被认为是一个超级地球。这颗比地球稍大的类地行星，半径约为地球的两倍，重量是地球的8倍多，大气层厚度约为地球半径的百分之几。这条光变曲线显示了巨蟹座55星系中的岩石行星55Cancrie（巨蟹座55星系中已知的五颗行星中距离恒星最近的一颗）移动到恒星背后时，巨蟹座55星系亮度的变化。这种现象被称为"次食"。当行星在恒星旁边时，恒星和行星日面发出的中红外光都能到达望远镜，因此系统显得更亮。当行星位于恒星后面时，行星发出的光被挡住，只有星光到达望远镜，导致视亮度降低。天文学家可以从恒星和行星的亮度总和中减去恒星的亮度，从而计算出有多少红外光来自行星的日侧。然后用它来计算日侧温度，推断行星是否有大气层。根据这一观测结果计算出的行星温度约为1,800开尔文（约2,800华氏度），大大低于行星没有大气层或只有稀薄岩石蒸汽大气层的预期温度。这种相对较低的温度表明，热量正在从行星的白天向夜晚散发，这可能是由富含挥发性物质的大气层造成的。资料来源：NASA、ESA、CSA、JosephOlmsted（STScI）、AaronBello-Arufe（NASA-JPL）55Cancrie不适合居住的另一个原因是它离恒星很近——大约是地球到太阳距离的1/65。然而，美国喷气推进实验室（JPL）的天体物理学家、论文合著者AaronBelloArufe说，它可能是研究最多的岩石行星。它对于岩石行星来说大很多，所以比太阳系外其他行星更容易研究。55Cancrie经过了充分的研究，JWST于2021年12月发射后，工程师将天文台的红外光谱仪指向它进行测试。这些仪器可以探测行星周围气体吸收星光红外波长时的化学指纹。Bello-Arufe和同事随后决定进行更深入地挖掘，以确认这颗行星是否有大气层。在最近的观测之前，天文学家已经无数次改变对55Cancrie的看法。这颗行星于2004年被发现。起初，研究人员认为它可能是一个类似木星的气态巨星的核心。但在2011年，斯皮策太空望远镜在这颗行星从其恒星前方经过时对其进行了观测发现，55Cancrie实际上比一颗气态巨星小得多，密度也大得多，是一颗岩石超级地球。几年后，研究人员注意到，对于一颗离其恒星如此之近的行星来说，55Cancrie的温度比它应有的温度低，这表明它可能有大气层。一种假设是，这颗行星是一个被超临界水分子包围的“水世界”；另一种假设是，它被一个主要由氢和氦组成的膨胀的原始大气所包围。但这些想法最终都被推翻了。韦伯望远镜的近红外相机（NIRCam）和中红外探测器（MIRI）分别于2022年11月和2023年3月捕捉到的热辐射光谱显示了超地外行星55Cancrie发出的不同波长红外光（x轴）的亮度（y轴）。该图将NIRCam（橙色点）和MIRI（紫色点）收集到的数据与两种不同的模型进行了比较。模型A（红色）显示了如果巨蟹座55的大气层是由气化岩石构成的，那么它的发射光谱应该是什么样的。模型B（蓝色）显示的是如果这颗行星的大气层是由岩浆海洋排出的富含挥发性物质的大气层，而岩浆海洋的挥发性物质含量与地球地幔相似，那么它的发射光谱应该是什么样的。MIRI和NIRCam的数据与富含挥发性物质的模型一致。这颗行星发射的中红外光量（中红外成像仪）表明，它的日侧温度明显低于没有大气层将热量从日侧传到夜侧时的温度。4到5微米之间光谱的衰减（NIRCam数据）可以解释为大气中的一氧化碳或二氧化碳分子对这些波长的吸收。资料来源：NASA、ESA、CSA、JosephOlmsted（STScI）、RenyuHu（NASA-JPL）、AaronBello-Arufe（NASA-JPL）、MichaelZhang（芝加哥大学）、MantasZilinskas（SRON）JPL的行星科学家、论文合著者胡仁宇（音）说，一颗离恒星如此之近的行星会受到恒星风的轰击，很难抓住大气层中的挥发性分子。这存在两种可能性，首先，这颗行星是完全干燥的，有一层由蒸发岩石组成的超薄大气层；其次，它有一个由较重的挥发性分子组成的厚厚的大气层，这些分子不容易流失。最新数据表明，55Cancrie的大气中含有碳基气体，这指向了第二种可能。Seager说，该团队收集了大气层的真实证据，但还需要进行更多观测来确定其完整成分、存在气体的相对数量及其精确厚度。美国斯坦福大学的行星地质学家LauraSchaefer有兴趣了解55Cancrie的大气层如何与行星表面下的物质相互作用。他说，大气仍有可能被恒星风侵蚀，但岩浆海洋中岩石的融化和释放可能会补充气体。“地球可能至少经历了一个岩浆-海洋阶段，也许是几个。”Schaefer说，“拥有岩浆海洋的实际例子可以帮助我们了解太阳系的早期历史。”相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07432-x...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1432349.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1432349.htm

詹姆斯·韦伯望远镜可能在岩质行星的大气层中探测到了水蒸气

詹姆斯·韦伯望远镜可能在岩质行星的大气层中探测到了水蒸气该望远镜强大的红外线眼睛可以分析遥远世界的大气成分，寻找有利于生命的特定元素或其他可能是生命存在的直接证据。水蒸气是可居住性的一个关键组成部分，虽然JWST以前在系外行星的大气层中检测到了水蒸气，但它只在类似木星的气态巨行星中检测到过，然而这些巨行星没有固体表面来（实际上）支持生命。但是现在，或许该望远镜已经在一颗类似地球的岩石系外行星的大气中探测到了水蒸气。这颗行星位于大约26光年之外，被称为GJ486b，是一颗超级地球，比我们的母星宽约30%，质量大三倍。但是在你收拾行李之前，值得注意的是，那里的重力会更强，它离它的主星如此之近，表面温度约为430℃（800°F），而且它被潮汐锁定，所以在那里居住，就必须在永久的白天或黑夜之间做出选择。适居性可能不在考虑之列，但是在GJ486b的大气层中探测到水蒸气仍然是一件大事。这不仅将是有史以来第一次直接探测到岩质系外行星周围的大气层，而且还将表明，这些非常热的世界尽管受到来自其宿主恒星的辐射的打击，但仍能保持其大气层，这本身就会对其他潜在的宜居行星产生重大影响。JWST在GJ486b上检测到了似乎是水蒸气的物质。当这颗行星穿过恒星的表面时，光线穿过大气层并产生一个信号，天文学家可以通过分析来计算出其中的元素。在观察了其中两个事件，并通过三种不同的方法分析数据后，该小组确定了一个似乎是水蒸气的信号。将韦伯的数据与星斑或系外行星大气层中的水蒸气模型进行比较的图表NASA,ESA,CSA,JosephOlmsted(STSCI)然而，有一个问题。该团队不能排除水蒸气信号实际上是来自恒星本身。星斑比恒星表面的其他部分要冷得多，可能是水蒸气的所在地，包括我们自己的太阳。这可能会产生一个假结果。该研究的共同作者RyanMacDonald说："我们没有观察到行星在过境期间穿过任何星斑的证据。但这并不意味着该恒星上的其他地方没有斑点。而这正是将这种水信号印入数据的物理情景，并可能最终看起来像一个行星大气层。"值得庆幸的是，韦伯有办法进行检查。它的其他仪器可以在较短的红外波长下研究该行星，以更好地确定信号来自何处，并弄清该行星是否有大气层。例如，在即将进行的一项任务中，中红外仪器（MIDI）将被用来寻找这个星球上最热的地方。如果没有大气层，这个点应该就在白天的中心位置，但是如果有大气层，热量将能够循环，最热的点将在其他地方。无论怎样，这都是一个值得关注的世界。这项研究将发表在《天体物理学杂志通讯》（PDF）上：https://stsci-opo.org/STScI-01GXR8V0YG4Q7KDM0GZC8ATBEP.pdf...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357773.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357773.htm

韦伯望远镜为土星最大的卫星泰坦提供了非凡的视角

韦伯望远镜为土星最大的卫星泰坦提供了非凡的视角是的，它很狂野，你不会真的想在这颗星球的风暴中存在，也没有夏天的海滩可以游泳。它不寻常的（和迷人的）大气层使这颗土星最大的卫星成为密集研究的对象。早在11月5日，研究人员收到了美国宇航局革命性的新詹姆斯-韦伯太空望远镜拍下的泰坦的一些首批图像。在美国宇航局周四的一篇博文中，行星科学家ConorNixon描述了团队通过巴黎城市大学的研究员SebastienRodriguez对新图片的介绍。他写道："乍一看，这简直是非同寻常！"。詹姆斯-韦伯对土卫六的观察显示了土卫六大气层中的云层。KrakenMare被认为是一个甲烷海的所在地。NASA/ESA/CSA/韦伯泰坦GTO团队/AlyssaPagan(STSCI)这些图像是由韦伯的NIRCam拍摄的，它的主要成像设备是探测红外光的。韦伯的视图显示了北半球的两片云，在上面的图像中标明了。由于以前对土卫六的持续观测，云层早已被预测到了。美国宇航局提醒，这项工作还没有经过同行评议。后续将用凯克望远镜进行分析，这是一个位于夏威夷的陆上观测站，有助于研究云层可能如何移动或改变形状。该望远镜在两天后，即11月6日帮助看到了云层。目前还不清楚这些是相同的云层改变了形状还是全新的云层。土卫六的云层预计会迅速形成和消散。这也不会是我们从韦伯那里得到的最后一个视图。更多的数据正在到来，其MIRI仪器将在2023年中期提供第一批数据。这尤其令人激动，因为土卫六还没有在MIRI利用的红外波长中被看到过，它可以提供有关其大气层的额外信息。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334191.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334191.htm

韦伯望远镜发现从未见过的木星大气急流莫心海【正见网2023年10月28日】【编者注】宇宙的浩渺对人类永远是个迷，无从知

韦伯望远镜发现从未见过的木星大气急流莫心海【正见网2023年10月28日】【编者注】宇宙的浩渺对人类永远是个迷，无从知道其实质。现代天文学所认识到的只是用现代高科技捕捉到的天体在人类所在空间能观察到的变化瞬间，科学家抓住这一刻的观测数据，提出理论，假说，象盲人摸象，难以窥探到整体和其本质所在。如果只在人类这个空间去探索宇宙的奥秘，终归是竹篮打水一场空。希望读者从现代天文的发现中，能思考宇宙、人体、生命的真正意义何在。据NASA网站2023年10月19日报导，韦伯太空望远镜在木星大气层中发现了一个前所未见的大气急流。这股高速喷射流的宽度超过3,000英里（4,800公里），位于木星赤道上空的主云层上方。「这让我们非常惊讶，」西班牙毕尔巴鄂巴斯克大学的里卡多·韦索（RicardoHueso）说，他是研究论文的主要作者。「我们一直在木星大气层中看到的模糊薄雾现在看起来像清晰的特征，我们可以随著木星的快速旋转进行跟踪。」研究团队分析了韦伯的NIRCam（近红外相机）在2022年7月捕获的数据。新发现的急流的速度约为每小时320英里（515公里），是地球上5级飓风持续风速的两倍。它位于云层上方约25英里（40公里）处，位于木星的平流层下部。研究人员的研究结果最近发表在《自然天文学》上。资料来源：https://www.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-discovers-new-feature-in-jupiters-atmosphere/

詹姆斯·韦伯望远镜已探测到TRAPPIST红矮星内层 并无大气活动迹象

詹姆斯·韦伯望远镜已探测到TRAPPIST红矮星内层并无大气活动迹象艺术家对TRAPPIST-1系统的印象，同名恒星位于中心，最内侧的行星TRAPPIST-1b位于前景中。图/BenoîtGougeon，蒙特利尔大学詹姆斯-韦伯接替了老化的哈勃望远镜，它巨大的镜面能收集到比以往任何望远镜都多的光线，从而拍摄出高分辨率的图像，而它的红外感应装置则能让它窥探到更深的空间和时间。总之，JWST已被证明在提供有关恒星、行星和宇宙本身早期历史的新见解方面具有不可估量的价值。2017年，天文学家发现了一个由七颗地球大小的系外行星组成的非凡系统，它们围绕着附近一颗名为TRAPPIST-1的红矮星运行，距离只有40光年。自然而然地，科学家们开始好奇，这些迷人的系外行星通过尚未发射的JWST的眼睛会是什么样子。很快，这个系统就成为了望远镜的首批正式科学目标之一，目标是研究这些行星的潜在宜居性。现在，它利用一种叫做透射光谱学的方法，首次瞥见了TRAPPIST-1b的最内层世界。当行星从主恒星前方经过时，光线会穿过任何可能存在的大气层，根据空气中分子的不同，阻挡不同波长光线的程度也不同。通过对光谱的分析，天文学家可以确定大气层的成分，并从中获取其他信息，如行星是否适宜居住。研究小组从中没有发现TRAPPIST-1b有大气活动的迹象--检测到的光谱可以完全归因于恒星的活动。这一发现与今年早些时候进行的其他韦伯观测结果一致，这些观测结果测量了这颗行星的温度，发现不太可能存在大气层。不过，也不能排除它拥有由纯水、二氧化碳或甲烷组成的稀薄大气层的可能性。"我们的观测没有发现TRAPPIST-1b周围有大气层的迹象，"该研究的作者RyanMacDonald说。"这告诉我们，这颗行星可能是一块光秃秃的岩石，在大气层的高处有云层，或者有像二氧化碳这样非常重的分子，使得大气层太小而无法探测到。但我们看到的是，恒星绝对是主导我们观测的最大影响因素，这将对系统中的其他行星产生完全相同的影响。"TRAPPIST-1b主要是对其更有趣的邻居--TRAPPIST-1d、e和f--进行技术测试，它们都在恒星的宜居带内运行。研究人员说，这项研究帮助他们了解了如何解释恒星的冷热点、耀斑和其他可能影响大气读数的活动。这项研究发表在《天体物理学杂志通讯》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1386409.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1386409.htm