美国宇航局"朱诺"号任务收集的"偶氮引力"数据表明，木星的大气风以圆柱形方式穿透木星，与其自转轴平行。有关这些发现的论文最近发表在《自然-天文学》（Nature Astronomy）杂志上。这一发现让人们对争论已久的气态巨行星内部结构有了更深入的了解。

2023年9月7日，美国国家航空航天局的朱诺号在第 54 次近距离飞掠木星时捕捉到了木星的这一景象。这张照片是用朱诺相机（JunoC196世界之最am）仪器的原始数据拍摄的，经过处理后增强了云层特征和色彩的细节。图片来源：NASA/JP196世界之最L-Caltech/SwRI/MSSS，图片处理：Tanya Oleksuik CC BY NC SA 3.0

了解木星大气层

长期以来，天文学家和行星科学家一直对木星汹涌澎湃的大气层充满好奇，而"朱诺"号自2016年进入木星轨道以来，对木星大气层的变化可谓了如指掌。在迄今为止飞船55次近距离飞越木星的过程中，一套科学仪器一直在木星湍急的云层下方窥视，以揭示这颗气体巨行星如何由内而外地运作。

图为2016年7月4日，NASA的"朱诺"号宇宙飞船在飞行了近5年、超过17亿英里后进入木星轨道。图片来源：NASA/JPL/SwbaCnDGZXtJRI

无线电科学与木星内部

朱诺号任务了解木星内部的一种方式是通过无线电科学。当196世界之最朱诺号以接近 13 万英里/小时（20.9 万公里/小时）的速度飞过木星时，科学家们利用 NASA 的深空网络天线追踪航天器的无线电信号，测量其速度的微小变化--小到每秒 0.01 毫米。这些变化是由木星引力场的变化引起的，通过测量这些变化，这项任务基本上可以看到木星的大气层。

这些测量结果带来了许多发现，包括木星深处存在一个稀释的内核，以及木星上从云顶向下延伸约1,860英里（3,000公里）的地带和带的深度。

先进的数学技术

为了确定风的位置和圆柱性质，该研究的作者应用了一种数学技术，这种技术可以模拟地球等岩石行星的重力变化和表面高程。在木星，该技术可用于精确绘制深度风图。利用高精度的朱诺号数据，作者能够生成比以前利用美国宇航局开拓性的"旅行者"号和"伽利略"号木星探测器的数据所创建的模型高出四倍的分辨率。

这幅插图描述了木星大气风以圆柱形方式穿透木星并与其自转轴平行的发现。美国宇航局朱诺号（Juno）记录到的最主要的喷流显示在剪切图中： 在云层中，喷流位于北纬 21 度，但在云层下 1800 英里（3000 公里）处，喷流位于北纬 13 度。图片来源：NASA/JPL-Caltech/SSI/SWRI/MSSS/ASI/INAF/JIRAM/Bjrn Jnsson CC BY 3.0

美国宇航局南加州喷气推进实验室的朱诺号科学家兼任务重力科学调查负责人瑞安-帕克（Ryan Park）说："我们采用了一种针对陆地行星稀疏数据集开发的约束技术来处理朱诺号的数据。这是首次在外行星上应用这种技术。"

对重力场的测量结果与一个已有二十年历史的模型相吻合，该模型确定木星强大的东西向带状气流从云层白区、红区和带状气流向内延伸。但测量结果还显示，木星的带状气流并不像辐射球那样向各个方向延伸，而是向内呈圆柱状，并沿着木星自转轴的方向流动。自 20 世纪 70 年代以来，人们一直在争论木星深层大气的风是如何形成的，现在朱诺号任务已经解决了这一争论。

"朱诺号测量到的所有40个重力系数都与我们之前的计算相吻合，即如果风以圆柱形向内穿透，我们预计重力场会是怎样的，"该研究的第一作者、朱诺号http://www.196nk.cn联合研究员、以色列魏兹曼科学研究所的尤海-卡斯皮（Yohai Kaspi）说。"当我们发现所有40个数字都与我们的计算结果完全吻合时，感觉就像中了彩票一样。"

影响和未来任务

除了更好地了解木星的内部结构和起源之外，新的重力模型应用还可用于更深入地了解其他行星的大气层。

朱诺号目前正在执行一项扩展任务。在飞越木星的同时，这艘太阳能飞船还完成了一系列飞越木星冰卫星木卫二和木卫三的任务，并正在多次近距离飞越木卫二。12月30日对木卫二的飞越将是迄今为止距离最近的一次，将在距其布满火山的表面约930英里（1500公里）的范围内飞越。

圣安东尼奥西南研究所朱诺号任务首席研究员斯科特-博尔顿（Scott Bolton）说："随着朱诺号旅程的推进，我们正在取得真正定义新木星的科学成果，这些成果很可能与太阳系内外的所有巨行星都息息相关。新测定的重力场的分辨率与我们20年前估计的精度非常相似。很高兴看到我们的预测与结果如此吻合"。