朱諾號首次提供木星大氣層及大紅斑內部運作的立體圖

美國太空總署環繞木星運行的朱諾號（Juno）太空探測器的新發現，全面地說明這顆行星獨特且多彩的大氣特徵，包含了環繞木星的雲帶和其內部運作、極地氣旋，以及大紅斑，朱諾號的這些新觀測打開了木星神秘特徵的寶庫。

朱諾號於2016年進入木星軌道，主要目標之一是在木星大氣層下窺視，並探索更深的隱藏層。至今為止，在三十七次穿越木星的過程中，都有一套專門的儀器注視著其洶湧雲層的下方，現在首次以立體模式來真正了解木星美麗而暴力的大氣層是如何運作。

朱諾號的微波輻射計可以讓我們看到木星雲層下方的情況，並探測渦旋風暴的結構，如著名的反氣旋大紅斑，這個比地球還要寬的深紅色漩渦，自從大約兩個世紀前發現以來，便引起科學家的興趣。新的結果顯示，氣旋頂部溫度較高，大氣密度較低；而底部較冷，密度較高。而反氣旋則相反，頂部較冷，底部較暖。這些風暴都比預期的要大得多，甚至延伸到雲頂以下一百公里處，而大紅斑則延伸超過三百五十公里。這個驚訝的發現，漩渦覆蓋的區域超出了水凝結和雲層形成的區域，低於陽光使大氣變暖的深度。

大紅斑的高度和大小意味著風暴中大氣質量的濃度可能可以通過研究木星重力場的儀器檢測到，兩次近距離飛越木星最著名地點的朱諾號提供搜索風暴重力特徵的機會，並補充了微波輻射計在其深度上的結果。朱諾號之前發現，木星上獨特的白色和紅色雲帶，這些風或急流的深度可達約三千二百公里，研究人員仍試圖解開這些噴流如何形成之謎團，而在微波輻射計多次通過期間收集的數顯揭示一個可能的線索：大氣中的氨氣與觀察到的噴流明顯一致地上下移動。研究人員通過追踪氨，在北半球和南半球都發現性質類似於「佛雷爾胞」（Ferrel cell）的大氣環流。地球每個半球有一個佛雷爾胞，而木星上有八個，且每一個至少大上三十倍。微波輻射計數據還顯示，這些帶和區域在木星水雲下方約六十五公里處發生轉變，在淺層木星的帶在微波波段中比鄰近區域更亮，但在更深層水雲之下情況正好相反，這顯示了與我們的海洋的相似之處。研究人員說：我們將一層稱為「Jovicline」，類似於地球海洋中的過渡層，即所謂的溫躍層，海水將從相對溫暖到相對寒冷急劇轉變。

朱諾號之前在木星的兩極發現了多邊排列的巨型氣旋風暴，在北方有八個以八角形排列，南方則五個以五角形排列，五年後的現在，從觀測中確定這些大氣現象具有極強的彈性，並保持在同一位置。研究人員表示木星的氣旋會互相影響，導致它們圍繞著一個平衡的位置振盪，這些緩慢振蕩的行為表示它們有很深的根源。就像地球上的颶風一樣，這些氣旋想要向極地移動，但位於每個極地中心的氣旋將它們推回，這種平衡解釋了旋風所在的位置以及每個極點的不同數量。

【圖：雙子座北天文台/美國太空總署；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】 研究全文刊登在2021年10月28日出版的《科學》期刊 標題分別是：（1）The depth of Jupiter’s Great Red Spot constrained by Juno gravity overflights（2） Microwave observations reveal the deep extent and structure of Jupiter’s atmospheric vortices