목성은 태양계의 모든 행성의 왕입니다. 그것은 주로 가스로 구성된 가장 큰 것이며, 태양계의 역사에서 지구를 포함한 대부분의 바위 행성보다 일찍 형성된 것으로 생각됩니다.
NASA의 Juno Mission이 현재 공개하려고 노력하고 있다는 기록 인 Deep Interior에 태양계 초기 단계의 원소 벽돌을 기록하기 때문에 주요 관심사입니다 [Bolton et al., Science, 2017]. 대부분의 사람들에게 목성은 밝은 방황하는 별이며 밤에는 태양, 달, 금성에 의해서만 더 나옵니다. 그러나 아마추어 천문학 자와 과학자들에게는 화려한 밴드 구조, 거대한 큰 붉은 반점 및 17 세기 초반에 갈릴레오가 발견 한 4 개의 주요 위성으로 유명합니다.
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목성의 외부 대기 층에서 볼 수있는 복잡한 구름 구조 외에도 내부에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 전 세계의 과학자들은 오랫동안 목성을 광범위하게 관찰 해 왔지만, 그들의 악기는 목성의 총 70,000km 반경의 3%에 불과한 대기의 가장 바깥 쪽 4,000km 만 조사합니다. 목성의 외부 층을 이해하는 것은 더 깊은 인테리어, 국소 행성 간 환경 및 위성과의 상호 작용을 통해 지구 전체를 체포하는 유일한 방법입니다.
목성은 주로 수소와 헬륨으로 구성되며 소량의 메탄 및 기타 미량 종으로 구성됩니다. 메탄은 태양에서 오는 자외선과 상호 작용하기 때문에 중요한 역할을합니다. 목성 대기의 상단에있는 메탄은 햇빛에 의해 작은 조각으로 부러지고 목성의 낮은 분위기를 향해 가라 앉는 동시에 화학적으로 반응하여 더 높고 높은 탄화수소 분자를 형성합니다. 가장 풍부한 것 중 일부인 에탄과 아세틸렌은 수십 년 동안 지구와 우주 관측소에서 측정 및 추적되었습니다. 이 분자들은 목성의 성층권 순환의 추적자로 사용될 수 있기 때문에 특히 관심이 있습니다. 여기서 순환 패턴을 나타내는 관찰 가능한 구름이 없습니다.
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토성 시스템에서 놀라운 풍부한 정보를 되찾은 것으로 알려진 카시니 우주선은 2000 년 후반 목성에 의해 날아가서 위도의 기능으로 에탄과 아세틸렌이 지구에 분포되는 방법을 정확하게 측정했습니다 [Nixon et al., Icarus, 2010]. “Pigrchemistry, Cassini에 의해 제한된 목성 성층권의 혼합 및 운송”에서 최근 Icarus 에 출판 된 논문. , 과학자 Vincent Hue, Franck Hersant, Thibault Cavalié, Michel Dobrijevic 및 James Sinclair는 에탄과 아세틸렌의 관찰 된 분포가 실제로 목성의 높은 고도 대기 순환을 연구하는 데 사용될 수 있는지 조사했습니다.
두 분자의 분포는 이론적으로 서로를 모방 할 것으로 예상되었다. 왜냐하면 둘 다 같은 출처 인 메탄에서 발생하기 때문이다. 그러나 카시니가 밝힌 한 가지 놀라움은 실제로 그들이 반 상관 관계가 있다는 것입니다. 에탄의 풍부함은 수수께끼가 적도에서 극으로 증가하는 것으로 밝혀졌으며, 아세틸렌은 반대 경향을 보였다. 예측과 관찰 사이의 불일치는 에탄과 아세틸렌과 다르게 운반 할 수있는 목성 대기의 다양한 순환 메커니즘이나 극지 영역에서 발생하는 다른 유형의 화학에 의해 설명 될 수 있습니다.
저자는 다양한 대기 운동 패턴 하에서이 두 분자의 분포를 시뮬레이션하기 위해 특정 대기 모델을 개발했습니다. 알려진 모션 메커니즘에는 예를 들어 차 방향이 뜨거운 물에 주입하는 것과 유사한 과정 인 방향 운동, 예를 들어 바람 또는 확산 운동이 포함됩니다. 그들이 모델에서 사용한 대기 운동은 목성의 분위기의 구성이 시간이 지남에 따라 어떻게 진화했는지 측정 한 수십 년의 관찰에서 비롯됩니다. 보다 구체적으로, 1994 년 목성에 대한 주요 혜성 영향이 관찰되었으며, 이는 목성의 여러 특정 위치에서 수많은 외인성 물질을 가져 왔습니다. 그 이후로 목성의 대기 운동은 그 재료가 지구 전체에 어떻게 퍼져 있는지 측정함으로써 추적되었습니다.
그들은 극에서 에탄의 농축이 목성에 2 개의 큰 대기 순환 세포 (지구의 해들리 순환 세포와 다소 유사한 2 개의 큰 대기 순환 세포를 가지고 있음을 고려할 수 있음을 보여줍니다. 그러나 그들은 목성의 대기에 대한 현재 화학에 대한 지식을 고려할 때 아세틸렌 분포는 여전히 관찰 된 것과 달리 에탄과 동일한 경향을 따를 것으로 예상된다는 것을 보여줍니다.
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에탄과 아세틸렌을 분리하는 한 가지 방법은 적도 또는 더 높은 위도에서 일어나는 다른 유형의 화학을 호출하는 것입니다. 목성의 기둥은 전체 태양계에서 가장 강력한 오로라를 주최하는 것으로 유명하며 목성의 강렬한 자기장에 의해 유발되며 NASA의 Juno 임무에 대한 또 다른 주제 연구입니다. 이 오로라는 목성 극지 지역에서 에너지 전자 형태로 덤프되는 엄청난 양의 에너지의 시그니처입니다. 중성 분자와 이온을 포함하는 화학 반응은 이론적 으로이 두 탄화수소를 분리하고 관찰 된 화학적 서명을 생성하는 방법이 될 수 있습니다.
Juno Mission을 지원하기 위해 NASA의 적외선 망원경 시설에서 최근의 지상 기반 관찰에 따르면 실제로 목성 북부 오로라 아래의 대기 지역은 나머지 대기와 크게 다른 조건을 경험할 수 있습니다 [Sinclair et al., Icarus, 2018]. 대기 온도는 약 20 ° K만큼 국부적으로 향상되었을뿐만 아니라 아세틸렌은 같은 영역에서 국부적으로 향상되었으며, 에탄은 전체 극성 영역에 걸쳐 풍부했습니다.
.이 결과는 Cassini가 드러낸 대기 조성의 수수께끼 분포의 원인으로 목성의 대기 순환을 배제합니다. 그러나 이것은 과학자들이 성층권 화학이 목성의 웅장한 오로라 라이트쇼에 어떻게 영향을 받는지 이해해야하는 새로운 연구 방향을 열어줍니다.
이러한 결과는 최근 Icarus 저널에 출판 된 Cassini가 제한된 Jupiter의 성층권의 광화학, 혼합 및 운송이라는 제목의 기사에 설명되어 있습니다. 이 작업은 Southwest Research Institute, F. Hersant 및 Univ의 M. Dobrijevic의 V. Hue에 의해 수행되었습니다. Bordeaux, The Observatoire de Paris의 T. Cavalié 및 J.A. Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology의 Sinclair.
