前所未见！韦布发现了木星的新特征-

赤道附近的狭长喷流风速达到了515千米/小时

美国航空航天局（NASA）的詹姆斯·韦布空间望远镜（James Webb Space Telescope）在木星大气层中发现了一个前所未见的新特征。这股高速喷流的宽度超过4800千米，位于木星赤道上方的主云层之上。木星的大气层以动荡著称，而这一新喷流的发现让我们能进一步了解木星大气各层之间是如何相互作用的，以及韦布望远镜所具备的跟踪这些特征的独特能力。

韦布拍摄的木星

这张木星图像来自NASA詹姆斯·韦布空间望远镜的近红外相机，显示了这颗宏伟行星在红外光下的惊人细节。在这张图片中，亮度表示海拔高度。无数明亮的白色“斑点”和“条纹”很可能是高空对流风暴聚集的云顶。极光在图中显示为红色，延伸至木星南北两极的高空。相比之下，赤道以北的深色带状区域几乎没有云层覆盖。图片来源：NASA，ESA，CSA，美国太空望远镜科学研究所（STScI），西班牙巴斯克大学的里卡多·韦索，美国加州大学伯克利分校的伊姆克·德帕特尔，法国巴黎天文台的蒂埃里·富歇，英国莱斯特大学的利·弗莱彻，加州大学伯克利分校的迈克尔·翁，STScI的约瑟夫·德帕斯奎尔（Joseph DePasquale）

“这完全出乎我们的意料。”论文第一作者、西班牙巴斯克大学（Euskal Herriko Unibertsitatea）的里卡多·韦索（Ricardo Hueso）说，“一直以来我们看到的木星大气层中模糊不清的那一片，现在看来变成了清晰的特征，我们甚至可以在木星的快速自转下对其进行追踪。”

研究团队分析了韦布的近红外相机（Near-Infrared Camera，NIRCam）在2022年7月拍摄的数据。早期发布科学计划（Early Release Science）由美国加州大学伯克利分校（University of California, Berkeley）的伊姆克·德帕特尔（Imke de Pater）和法国巴黎天文台（Observatoire de Paris）的蒂埃里·富歇（Thierry Fouchet）共同领导，旨在通过四种不同的滤光片，每隔10小时或一个木星日对木星进行成像，每种滤光片都能探测到木星大气层不同海拔的微小特征变化。

“尽管各种地面望远镜、NASA的朱诺号木星探测器（Juno）和卡西尼号土星探测器（Cassini）等探测器以及NASA哈勃空间望远镜（Hubble Space Telescope）已经观测到了木星系统不断变化的天气模式，但韦布望远镜又为我们提供了有关木星环、卫星及其大气层的新发现。”德帕特尔指出。

虽然木星在许多方面都与地球不同，例如木星是一颗气态巨行星，而地球则是一个温度较高的岩质行星，但这两颗行星的大气层都是分层的。德帕特尔提到的其他任务观测到的红外线、可见光、射电和紫外线波长能探测到木星大气的低层和深层，也就是巨大的风暴和氨冰云所在的位置。

木星的赤道喷流

研究人员利用NASA詹姆斯·韦布空间望远镜的近红外相机，在木星赤道上空的主要云层上方发现了一股高速喷流。在2.12微米的波长下，研究人员在木星云层上方约20~35千米的高度之间进行了观测，发现了几处风切变，即风速随高度或距离而变化的区域，这使他们能够跟踪这股喷流。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）的时间里，这些特征非常明显地受到喷流运动的干扰。图片来源：NASA，ESA，CSA，STScI，西班牙巴斯克大学的里卡多·韦索，美国加州大学伯克利分校的伊姆克·德帕特尔，法国巴黎天文台的蒂埃里·富歇，英国莱斯特大学的利·弗莱彻，加州大学伯克利分校的迈克尔·翁，STScI的约瑟夫·德帕斯奎尔

另一方面，韦布的近红外视野比以前更远，它对木星云顶上方约25~50千米的高层大气很敏感。在近红外成像中，高空云雾通常会显得模糊不清，赤道区域的亮度增强。通过韦布望远镜，可以在明亮的朦胧带内分辨出更明确的细节。

新发现的喷流时速约为515千米，是地球上5级飓风持续风速的两倍。它位于云层上方约40千米处，位于木星的平流层下部。

通过对比韦布在高空观测到的木星风和哈勃在更深层观测到的木星风，研究团队可以测量风随高度变化的速度以及产生风切变的速度。

木星风

木星的大气层是分层的，这幅图展示了NASA的詹姆斯·韦布空间望远镜能够从更高大气层收集信息的独特能力。科学家能够利用韦布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。

图片来源：NASA，ESA，CSA，STScI，西班牙巴斯克大学的里卡多·韦索，美国加州大学伯克利分校的伊姆克·德帕特尔，法国巴黎天文台的蒂埃里·富歇，英国莱斯特大学的利·弗莱彻，加州大学伯克利分校的迈克尔·翁，STScI的约瑟夫·德帕斯奎尔

韦布望远镜拥有精湛的分辨率和波长覆盖范围，这使它能够探测到用于跟踪喷流的小型云层特征，而在韦布望远镜观测一天后，哈勃望远镜又进行了补充观测，这对于确定木星赤道大气层的基本状态以及观测木星赤道上与喷流无关的对流风暴的发展也至关重要。

“我们知道韦伯和哈勃的不同观测波长将揭示风暴云的三维结构，但我们还能利用数据的时间性来观察风暴发展的速度。”研究团队成员、加州大学伯克利分校的迈克尔·翁（Michael Wong）补充说，他领导了相关的哈勃观测。

研究人员期待用韦布望远镜对木星进行更多的观测，以确定喷流的速度和高度是否会随着时间的推移而发生变化。

韦伯拍摄的木星图像放大版

“在木星的赤道平流层，风和温度有一种复杂但可重复的模式，而平流层高于这些波长测量到的云层和云雾中的风。”研究团队成员、英国莱斯特大学（University of Leicester）的利·弗莱彻（Leigh Fletcher）解释说：“如果这种新喷流的强度与这种平流层振荡模式有关，我们可能会预计喷流在未来两到四年内会有很大变化，在未来几年检验这一理论将是一件非常令人兴奋的事。”

弗莱彻继续说道：“让我感到惊讶的是，在众多望远镜对木星的云层和风进行了多年的跟踪之后，我们仍然有更多关于木星的新知须要了解，而在2022年拍摄这些新的近红外图像之前，类似这种喷流的特征可能一直隐匿在我们的视野之外。”

相关研究（DOI: 10.1038/s41550-023-02099-2）已于10月19日发表在《自然-天文学》（Nature Astronomy）杂志。

詹姆斯·韦布空间望远镜是世界上最重要的太空科学观测站之一。韦布望远镜正在揭开太阳系的神秘面纱，眺望其他恒星周围的遥远世界，探索宇宙的神秘结构和起源，解析人类在宇宙中的位置。

韦布望远镜是一项国际计划，由NASA领导，其合作伙伴包括欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（Canadian Space Agency）。