云组成
木星的云层形成在不同的海拔行星的的气氛。除了顶部的大红斑最高,白色的云,云顶温度约120开尔文(K;−240°F或−150°C)。这些白云由冷冻食品氨晶体,因此类似的水冰的卷云地球的大气。广泛分布在地球的黄褐色的云出现在较低的水平。他们似乎在一个形式温度约200K(−−100°F 70°C),这表明他们可能包括浓缩铵氢硫化物,他们的颜色可能是由于其他ammonia-sulfur化合物如聚硫铵。硫化合物是调用作为可能的着色代理商因为硫是相对丰富的宇宙中硫化氢值得注意的是,在木星的大气云层之上。
木星主要由氢和氦。下平衡条件允许的元素现在彼此反应平均温度的可见部分木星大气里丰富的化学活性元素都将与氢结合。因此是猜测甲烷、氨、水,硫化氢是礼物。除了硫化氢,所有这些化合物的光谱观测发现了地球。明显缺乏硫化氢可以理解如果它与氨结合产生假设铵氢硫化物云。的确,硫化氢检测到较低水平的大气中伽利略调查。没有可检测硫化氢在云层之上,然而,表明化学形式的硫化合物(如果有)必须由当地的闪电放电而不是紫外线辐射从太阳。事实上,颜色在木星的原因仍未确定,但调查人员已经开发出一些可行的假设。
硫化合物也被提出解释氨云层的深棕色的颜色仍然发现在较低水平,在测量温度260 K (8°F,−13°C)。这些云是透过显然洞是什么无处不在的茶色的云。他们出现明亮的木星,是由它的照片热辐射发现在5微米波长,符合他们的更高的温度。
大红斑的颜色已经被归因于复杂的有机分子的存在,红色磷或另一个硫复合。实验支持这些想法,但也有反驳。乌云白色羽毛的头附近地区发生在地球的赤道附近,那里的温度高为300 K (80°F, 27°C)测量。尽管他们的蓝灰色的外表,这些所谓的热点有红色色调。他们似乎是无云regions-hence能够“看到”他们伟大的深度和高的温度测量展览(从一个蓝色的颜色瑞利散射阳光)表面的一层薄薄的烟雾的红色物质。只有这些所谓的热点出现在赤道附近,椭圆暗棕色云只位于北纬18°N,和地球上最突出的红色的大红斑意味着本地化莫名其妙在这样一个动态的云化学活跃气氛。
仍然低深处在大气中,天文学家们希望找到水冰云,水滴的云,稀溶液的组成氢氧化铵。然而,当探测的伽利略飞船进入木星大气层12月7日,1995年,它未能发现这些水云,即使它幸存下来的压力水平22 bars-nearly 22倍地球海平面压力温度超过400 K (260°F (130°C)。事实上,调查也没有意义上云的氨和铵氢硫化物层。不幸的是威风凛凛的云物理的研究,调查了在进入大气层热点云缺席,可能造成大规模的气象现象相关的下降气流中观察到的一些地球上的风暴。
大气特征
成分的比例
天文学家伽利略探测器的部署之前,依靠研究地球的光谱提供的信息作文,温度和大气压力。在特定版本的这种技术称为吸收光谱学星球的光或热辐射分布在波长(颜色,在可见光下,如彩虹)的分散元素摄谱仪。由此产生的光谱包含离散间隔,或线条,能量吸收由成分地球的大气层。通过测量准确的这种吸收波长发生和比较的结果与光谱气体在实验室获得,天文学家可以识别木星大气层的气体。
的存在甲烷和氨推导了木星大气中以这种方式在1930年代,当氢在1960年被首次发现。(尽管丰富500倍甲烷、氢分子有很多实力较弱的吸收线,因为它只有很弱的相互作用电磁波)。后来的研究导致了越来越多的新选民,包括砷化合物的发现胂在1990年。的表包含一个列表,木星的大气成分及其丰度由地面,航天器,和大气探针观察。
| 气体 | 百分比 | 元素测量(相对于氢) | 木星和太阳比 |
|---|---|---|---|
| 平衡的物种 | |||
| 氢(H2) | 86.4 | ||
| 氦(他) | 13.56 | 氦- 4 | 0.81 |
| 水(H2O) | > 0.026 | 氧气 | > 0.82 |
| 甲烷(CH4) | 0.21 | 碳 | 2.9±0.5 |
| 氨(NH3) | 0.07 | 氮 | 3.6±0.5 |
| 硫化氢(H2S) | 0.007 | 硫 | 2.5±0.2 |
| 氘化氢(高清) | 0.004 | 氘 | 没有氘的太阳 |
| 霓虹灯(Ne) | 0.002 | neon-20 | 0.10±0.01 |
| 氩(Ar) | 0.002 | argon-36 | 2.5±0.5 |
| 氪(Kr) | 6×10−8 | 氪- 84 | 2.7±0.5 |
| 氙(Xe) | 6×10−9 | 氙- 132 | 2.6±0.5 |
| 非平衡的物种 | |||
| 磷化氢(PH值3) | 5×10−5 | 磷 | 0.8 |
| 恰当的(GeH4) | 6×10−8 | 锗 | 0.05 |
| 胂(灰3) | 2×10−8 | 砷 | 0.5 |
| 一氧化碳(CO) | 1×10−7 | ||
| 二氧化碳(有限公司2) | 在平流层中发现 | ||
| 乙烷(C2H6) | 1 - 4×10−4(平流层) | ||
| 乙炔(C2H2) | 3 - 9×10−6(平流层) | ||
| 乙烯(C2H4) | 6×10−7(北极地区) | ||
| 苯(C6H6) | 2×10−7(北极地区) | ||
| 丙炔(C3H4) | 2×10−7(北极地区) | ||
| 发现物种没有量化 | |||
| 甲基(CH3) | (极地) | ||
| 丙烷(C3H8) | |||
| 丁二炔(C4H2) | (极地) | ||
如果条件的化学平衡严格在木星的大气层,你不会期待分子等一氧化碳或磷化氢丰度的测量。一个也不会期望的痕迹乙炔,乙烷和其他碳氢化合物在平流层中发现。显然,比分子还有其他能源动能对应于当地的温度。太阳能紫外线辐射负责分解甲烷,和后续反应生产乙炔、乙烷碎片。在大气的对流区,闪电排放(观察到的“航行者”号和伽利略飞船)导致这些过程。还深,温度在1200 K (1700°F (930°C),一氧化碳是由甲烷和水蒸气之间的反应。垂直混合必须足够强大而使气体以外的地区,可以检测到大气中。一些一氧化碳,二氧化碳,大气中的水分来自冰粒子轰击地球从太空。
伽利略的调查了质谱计检测到的组成大气中的原子和分子先充电,然后蔓延出来的磁场根据他们的质量。这种技术有优势,它可以测量惰性气体氦和霓虹灯不与可见光和红外线。随着探测器穿过大气层的降落伞,光谱仪研究了丰富的变化与高度。这个实验终于发现了以前丢失的硫化氢,发现出现比预期更低的气氛。显然这云层的形成气体,如氨和水蒸气,耗尽在上部的热点提到的气流。这是不可能的氧气在水中,因为该元素息息相关,和探针不陷入热点深度达到大气区域可压缩的蒸汽混合。
的元素丰度在木星大气层的构成太阳(看到右边的两列表)。如果像太阳,地球已经由简单的凝结原始的太阳星云,被认为是太阳系诞生,他们的元素丰度应该是相同的。从伽利略探测器是一个令人惊讶的结果,全球所有的混合元素,它可以测量木星大气中显示相同的大约3倍浓缩的值在阳光下,相对于氢。这有着重要的影响地球的形成(见下文木星系统的起源)。从地球光谱揭示了一个大在其他元素的值(磷,锗,砷)不是由探测器测量。丰度的气体从这些元素丰度取决于派生而来动力在木星的atmosphere-principally化学反应和现象垂直混合。氦和氖消逝的意义讨论的部分内部,下面。
另一个区别与太阳能值表示的存在氘在木星上。这已经消失了原子弹的重同位素氢的来自太阳的太阳内部的核反应。因为没有这样的反应发生在木星,氘氢的比例应该有相同的同位素的比率在云中星际气体和尘埃形成了倒塌太阳系46亿年前。由于氘的大爆炸这是假设开始的扩张宇宙,一个更加准确的测量的氘氢比木星将允许扩展模型的校准。