美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜是迄今为止最雄心勃勃,最复杂的太空望远镜,它将利用其无与伦比的红外能力来研究木星的大红斑,揭开神秘风暴的新光芒,并利用美国宇航局哈勃太空望远镜和其他天文台返回的数据。
木星的标志性风暴在韦伯望远镜的保证时间观测者选择的目标列表中,这些科学家帮助开发了令人难以置信的复杂望远镜,并且率先使用它观测宇宙。望远镜的科学目标之一是研究行星,包括行星在我们自己的太阳系中由火星及其他行星持有的奥秘。
英国莱斯特大学行星科学高级研究员Leigh Fletcher是Webb望远镜观测木星风暴的首席科学家。他的团队是与Webb一起研究太阳系中多个目标的一部分,由天文学研究大学协会(AURA)执行副总裁天文学家Heidi Hammel带头。美国宇航局于2002年选择Hammel作为Webb的跨学科科学家。
Hammel解释说:“韦伯的红外灵敏度为哈勃望远镜可见波长研究提供了一个很好的补充。“哈勃望远镜的图像已经显示,在”红色大地“的大小超过特派团数十年的使用寿命期间,它们的尺寸发生了惊人的变化。”
Fletcher和他的团队计划使用Webb的中红外仪器(MIRI)来创建Great Red Spot的多光谱地图并分析其热,化学和云结构。科学家们将能够观察红外线波长,从而可以揭示点的颜色是什么引起的,这通常是由于太阳的紫外线辐射与氮,硫和含磷化学物质相互作用造成的,这些化学物质通过强大的大气从木星的深层大气中升起暴风雨中的潮流。
这颗木星大红斑的真彩图像是由公民科学家BjörnJónsson使用美国宇航局Juno航天器JunoCam成像仪的数据创建的。
Fletcher解释说,使用MIRI在5至7微米范围内观察可能对于大红斑特别显露,因为没有其他任务能够观察到木星在电磁谱的该部分中,并且在这样的波长中的观测是不可能的来自地球。这些波长的光可以让科学家看到风暴中独特的化学副产品,从而洞察其组成。
“我们将寻找任何化学化合物的特征,这些化合物是[红色斑点]特有的……这可能是红色发色团的原因,”弗莱彻说。发色团是负责其颜色的分子的一部分。弗莱彻补充道:“如果我们没有看到任何意想不到的化学物质或气溶胶特征……那么这种红色的奥秘可能仍然没有解决。”
韦伯的观测也可能有助于确定大红斑是否产生热量并将其释放到木星的上层大气中,这一现象可以解释该地区的高温。美国宇航局最近资助的一项研究表明,由风暴产生的重力波和声波相互碰撞可能产生观测到的热量,弗莱彻说Webb可能能够收集数据来支持这一点。
“风暴内强烈对流活动产生的任何波必须通过平流层才能到达电离层和热层,”他解释说。“所以如果他们真的存在并负责加热木星的上层,希望我们能看到他们在我们的数据中通过的证据。”
几代天文学家研究了大红点; 该风暴自1830年以来一直受到监测,但可能已经存在了350多年。风暴的长寿的原因很大程度上仍然是一个谜,弗莱彻解释说,了解木星风暴形成的关键是看到他们的整个生命周期 – 成长,缩小,并最终死亡。我们没有看到大红斑的形式,它可能不会很快死亡(虽然它已经缩小,正如NASA哈勃太空望远镜和其他天文台的图像所记录的那样),所以科学家们必须依靠观察“更小更新鲜”的风暴在这个星球上,看看他们是如何开始和发展的,这是韦伯未来可能做的,弗莱彻说。
“这些特殊的观测将揭示风暴的垂直结构,这将成为木星气象学数值模拟的一个重要限制,”他解释道。“如果这些模拟能够帮助解释Webb在红外线中观察到的内容,那么我们将更接近理解这些巨大的漩涡如何长期存活。”
詹姆斯韦伯太空望远镜将是世界上首屈一指的太空科学观测站。韦伯将解决我们太阳系的奥秘,超越其他恒星周围的遥远世界,探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的地位。Webb是由NASA及其合作伙伴欧洲空间局(ESA)和加拿大航天局(CSA)牵头的一个国际项目。