木星上的风暴与氨耗散：II. 解释朱诺号观测结果
地球与行星天体物理
2020-12-29 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
朱诺号（Juno）航天器对木星深层大气的观测揭示了若干令人困惑的事实：氨的浓度在直至数十巴压强处都是可变的，并且强烈依赖于纬度。虽然大多数纬度表现出低丰度，但木星的赤道带具有较高且随深度近乎均匀的氨丰度。与此同时，赤道带因其缺乏闪电而显得特殊，而闪电在行星其他大部分地区普遍存在。我们表明，一个考虑木星深层大气中中小尺度对流和水风暴起源的模型能够解释这些观测。在行星上观测到强雷暴的区域，我们估计富氨冰雹（'mushballs'）的形成及随后的下沉气流能够高效地耗竭上层大气中的氨并将其输送至更深层。在赤道带，雷暴的缺失表明该过程并未发生，意味着中小尺度对流可维持该区域的近均匀性。一个满足质量与能量平衡的简单模型解释了朱诺号 MWR 观测的主要特征，并成功再现了氨丰度与闪电率随纬度变化的反相关关系。我们预测，在氨被耗竭的区域，水也应被耗竭至很大深度。凝结物在远深于其凝结高度处才被对流充分混合这一事实，对我们理解木星深层内部及广义上的巨行星大气具有影响。
引用
@article{arxiv.2012.14316,
title = {Storms and the Depletion of Ammonia in Jupiter: II. Explaining the Juno Observations},
author = {Tristan Guillot and Cheng Li and Scott Bolton and Shannon Brown and Andrew Ingersoll and Michael Janssen and Steven Levin and Jonathan Lunine and Glenn Orton and Paul Steffes and David Stevenson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.14316},
year = {2020}
}