业余天文学家和专业天文学家之间的合作努力澄清了长期以来关于木星云层成分的误解。相较于之前认为主要由氨冰组成，现在这些云层被认为是由氢硫铵与烟雾结合而成。
业余天文学家和专业天文学家之间的合作努力澄清了长期以来关于木星云层成分的误解。相较于之前认为主要由氨冰组成，现在这些云层被认为是由氢硫铵与烟雾结合而成。
这项研究的结果已发表于《地球物理研究杂志 — 行星》。
这种新认识由位于科罗拉多的业余天文学家史蒂文·希尔博士发起。他最近展示了使用商用望远镜及特定的彩色滤光片可以绘制木星云层中的氨和压力水平。令人惊讶的是，他的研究结果不仅表明业余天文学家可以绘制木星大气中的氨，而且这些云层的位置位于木星大气中太深，以至于不可能是氨冰。
在这项最新研究中，来自牛津大学物理系的帕特里克·欧文教授使用希尔博士的分析技术来检查在智利欧洲南方天文台的非常大望远镜（VLT）上用多单元光谱探测器（MUSE）拍摄的木星观测数据。MUSE利用光谱技术，捕捉木星气体在不同波长下的独特光谱，绘制出在这颗巨行星大气中的氨水平和云层高度。
通过在计算机模型中模拟光与气体和云层的相互作用，欧文教授及他的团队发现，后院望远镜能够看到的主要云层比之前认为的要深得多，位于压力和温度较高的区域。这种温度对于氨的凝结来说过高，表明这些云层必须由氢硫铵组成。
虽然早期对MUSE数据的分析暗示了类似的发现，但那些方法的复杂性使得验证变得困难。相比之下，欧文的团队证明，希尔博士简单的方法通过比较紧密间隔的彩色滤光片的亮度得出了匹配的结果。由于这种方法更简单和快速，因此更容易验证。因此，研究人员得出结论认为，木星的云层位于比预期的700毫巴氨云层的深度压力更高的地方，从而排除了它们仅仅是氨冰的可能性。
欧文教授表示，他对此感到惊讶：“我很惊讶如此简单的方法竟然可以深入到大气中，并清楚地表明主要云层不能由纯氨冰构成！这项研究表明，创新的业余天文学家利用现代相机和特殊滤光片，可以为了解木星难以捉摸的云层和大气动力学开辟一条新的途径。”
史蒂文·希尔博士拥有科罗拉多大学的天体物理学博士学位，专门研究太空天气预报，他表示：“我总是努力推动我的观测，看看我能用适度的商用设备捕获哪些测量。我希望找到新的途径，让业余天文学家能为专业研究作出重要贡献。但我确实没想到这个项目会取得如此丰硕的成果！”
通过这种简单的分析技术创建的氨地图，其计算成本明显低于更复杂的方法。这使公民科学家能够在监测木星大气中不同特征的氨水平和云压变化方面变得更加容易，例如其带、微小暴风和类似大红斑的较大涡旋。
共同作者、英国天文学会的约翰·罗杰斯指出：“这种技术的一个主要好处是，它允许业余天文学家频繁地将木星上可见的天气变化与氨波动联系起来，这可能在其天气模式中发挥至关重要的作用。”
那么，为什么我们看不到氨形成厚云呢？光化学反应，或由阳光引发的化学反应，在木星的气氛中非常活跃。欧文教授和他的同事提出，在潮湿空气富含氨的区域被向上推动时，这些氨要么被分解，要么与光化学产物结合的速度超过了它可以凝结成冰的速度。因此，主要的云层实际上可能是由氢硫铵与光化学烟雾混合而成，这产生了在木星图像中观察到的红色和棕色色调。
在对流特别强的某些地区，上升气流可能强劲到足以创造新的氨冰，并且这样的区域已经被像NASA的伽利略号以及更近期的NASA朱诺号探测器探测到，这些探测器观察到了在主云层下方投下阴影的小而高的白色云。
欧文教授及他的团队还将他们的方法应用于VLT/MUSE对土星的观测，发现所得到的氨地图与其他研究（包括使用詹姆斯·韦伯太空望远镜进行的研究）一致。他们同样观察到，主要反射层位于预期氨凝结层之下，表明土星的大气中可能也发生类似的光化学过程。
