大紅斑可能會揭露木星關於水的秘密

草根影響力新視野  譯者：董曉汾

木星美麗而混亂的雲層之下隱藏著許多謎團，但借助天文技術和美國宇航局的太空船，這顆巨行星最大的謎團之一可能即將被解開。

眾所周知，水對於地球上的生命至關重要，我們在其他世界尋找是否存在生命的關鍵，在於是否發現這一重要化合物。雖然科學家們不認為木星上有生命存在，但在行星科學中，找到木星的水庫是最緊迫的問題之一。找到水的位置，將幫助我們了解太陽系以及木星本身是如何進化的。不幸的是，在厚厚的大氣層深處的木星，並未暴露出有任何的深水資源，這使得科學家和他們形成的行星模型變得又高又乾。

在我們發射太空船去調查木星之前，科學家們認為木星這個巨大的氣體行星含有大量的水。邏輯很簡單：地球被潮濕的物質覆蓋著，在圍繞這些巨大行星運行的不同的衛星中有很多水。因此，木星，作為太陽系中品質最大、引力最大的行星，在數十億年前形成的時候，一定儲存了太陽系大部分的水。

這一邏輯在1995年被打破，當時美國國家航空航天局(NASA)的“伽利略”號(Galileo)發射了一枚探測器，用於測量這顆行星的大氣成分。令每個人大感意外的是，水少得驚人。事實證明，伽利略號探測器沒有發現水，可能只是因為它掉錯了地方。就好像探測器降落在地球上的沙漠上。這並不是說我們的星球上沒有水，只是沙漠沒有被水淹沒。木星的大氣是動態的，有射流、風暴和非均勻成分，探測器只能在那個位置對它所經過的大氣進行採樣，而那個位置可能像沙漠一樣乾燥。

然而，當研究人員利用強大的W.M.凱克天文臺和位於夏威夷莫納基亞的美國宇航局紅外望遠鏡設備，深入觀察木星最大的風暴 大紅斑時，情況發生了變化。2018年8月，NASA戈達德太空飛行中心的天體物理學家Gordon L. Bjoraker領導的一項研究發表在《天體物理學雜誌》上。

“圍繞木星運行的衛星大多是水冰，所以他的周邊都有充足的水，”比約克在NASA的聲明中說，“為什麼這顆重力如此之大所有的東西都落在其中的行星，不富含水呢？”

為了進行調查，比約克的團隊測量了從雲層深處洩漏出來的紅外線輻射。他們特別研究了一種甲烷的紅外吸收光譜，這種甲烷存在於整個星球的蒸汽中。這種紅外輻射應該能暢通無阻地通過雲層，但如果有雲層存在，這種輻射就會被阻擋。在分析木星大紅斑的觀測結果時，研究人員發現有三層不同的雲層阻擋了紅外信號通過大氣層，這與理論預測的富水雲的存在是一致的。他們還發現了大量的一氧化碳，這表明木星大氣中有大量的氧氣(O)可以通過化學方式與氫分子(H2)結合，在溫度和壓力合適的情況下形成水(H2O)。

下一步是利用這些資料補充對木星的觀測，太空船可以對木星大氣層進行更深入的光譜觀測，它將對整個行星進行觀測，而不僅僅是大紅斑。但是，如果朱諾號也能探測到這種可能存在的水雲層，那麼Bjoraker的研究小組利用地球上的望遠鏡所開發的技術將被證明能夠有效地發現木星深處的水，從而解開木星的水之謎。這些技術也可以用於探測其他行星的大氣層深處。

研究報告的撰寫者之一、行星大氣專家艾米·西蒙在一份聲明中說：如果這個方法有效，那麼我們也許可以把它應用到其他地方，比如土星、天王星或海王星等我們沒有“朱諾號”的地方。

資料來源：https://science.howstuffworks.com