为了研究木星上的大气环流，研究人员观察了木星上层对流层附近的氢。在这样做的过程中，他们注意到木星的四颗卫星——伽利略卫星——已经进入了他们的视野，他们也能够捕捉到这四颗卫星地下层的温度变化。结果发表在 最近发表在《行星科学杂志》上的一篇论文中， 描述了这些观察结果。
在2018 年 8 月和2019 年 7 月的飞行中，行星科学家使用宇航局和德国航天局在 DLR 的联合项目平流层红外天文台 ( SOFIA ) 研究木星上的大气。为此，他们研究了氢气。
氢分子 - H 2 - 可以以两种不同的方式排列，称为仲氢和正氢。这两个方向具有不同的能量，因此确定仲氢与正氢的比率可以告诉天文学家有关整体温度的信息。
研究人员研究了木星主云层上方海拔高度的仲氢和正氢浓度。他们发现，在赤道附近，温暖的气体正在上升到大气中。然而，在北极和南极，情况正好相反：来自较高、较冷的大气层的冷气体正在向下移动。
“这给人一种大循环的感觉：在赤道上升，在两极附近下沉，”该论文的第一作者Imke de Pater说。
木星的大气层曾在 2014 年由SOFIA和 1979 年由宇航局的航海者 1 号和 2 号通过氢透镜进行过研究，但仅在木星北部的夏季进行。目前的观测是木星北部冬季的首次观测，距 2014 年 SOFIA 研究大约半木星年。这种比较说明了木星的两极如何随季节变化，表明无论一年中的什么时候，它的最北端都比最南端的凉爽。
众所周知，木星的南北半球具有不对称的气溶胶分布，因此其两极之间的这种温度不平衡很可能是其不对称的影响。
在研究木星时，de Pater 和她的同事还看到了其他四个进入SOFIA视野的天体和收集的数据：木星的四个最大的卫星，统称为它的伽利略卫星——木卫一、欧罗巴、木卫三和卡利斯托。
“我们很惊讶我们实际上捕获了所有四颗卫星，并且可以确定它们的亮温，”德佩特说。
由于这个惊喜，该小组可以清楚地看到卫星的温度如何随着其地下层的深度而降低。这些温度变化最终可用于确定卫星内部的成分、密度和其他特性。
这些卫星都具有独特的特征——从木卫二上的水冰到古代卡利斯托上的重陨石坑，再到木卫一上的极端火山活动——使得它们的材料构成特别值得研究。
木星及其卫星太亮，无法通过詹姆斯韦伯太空望远镜上的长波长通道进行观测，因为它们会使仪器饱和，并且由于地球大气阻挡了大量的中红外辐射，因此无法从地面测量它们。因此， SOFIA对中红外的独特访问使这些测量成为可能，并提供有关木星及其卫星的关键信息。
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