@ 2017.07.27 , 12:00

关于木星大红斑的6个谜题

NASA近期发布了木星大红斑的一些美丽新照。7月11日,Juno飞船在这个大漩涡上方5600英里飞过,这个距离近到我们能以前所未有的视角观看这个1万英里宽的旋涡。

这些图像很快就被天才民间科学家所处理,揭露了这一地点内的螺旋红云以及风暴最为平静的深红色的中心“核”。我们能看到不可思议的细节,包括蓬松云层网络和旋涡投下的阴影,甚至是大红斑边缘的细小波浪。

但虽然大部分人都对这个大红斑非常熟悉,但我们所不理解的还有很多。Juno飞船的新观测可能将最终开始解开这些谜题。

关于木星大红斑的6个谜题
credit: 煎蛋画师Chon

1. 有多久了?

大红斑是个早就存在的旋转涡流。甚至维多利亚时期的天文学家都提供了这个木星云层上的巨大红色污点的详细画作和描述。但其历史可能比这还要古老。17世纪天文学家罗伯特·胡克和乔瓦尼·卡西尼的观测也具有类似的特征,所以大红斑可能存在了4个世纪,或者更久。但是什么使得其能存在这么久远,为什么没有其他比较类似的涡流存在呢?

大红斑清晰图

2. 正在萎缩,但是否正在死去?

由于地面和空间观测(包括哈勃望远镜)一直都在跟踪大红斑的规模,因此我们知道大红斑多年来一直在萎缩。旅行者号在1979年测量的宽度是15534英里,但现在已经缩减到9942英里,只比地球的直径7891英里大了一点点。但这种萎缩既不是连续的也不是均匀的,大红斑在2012年到2014年经历了快速收缩时期,但最近在这个新的更小尺寸形态下似乎稳定下来了。谁知道我们会不会见证大红斑的消亡,又或者一直都是木星搅乳大气层的永久印记。

3. 是什么为其提供燃料?

大红斑就像是木星两条显著条带之间滚动的钢珠,大气喷流就是更小风暴团和旋涡的传送带。但如果这些风暴不幸地遇见大红斑,就会被其吞没。也许这些更小的漩涡提供了维持大漩涡转动所需的额外能量和角动量,但我们无法确切地知道。

大红斑内发现的气体和云层混合物也表明在中心存在强力的□□(被称为上升流),这可能向上传输热来维系旋涡。新的高分辨率图像表明风暴中心是深红色的,其中的精致细节将帮助我们更多地了解红斑核心的动态特性。

4. 多深?

如果你以某种方式能够在漩涡风暴边缘坐热气球飞行,你就会在漩涡周围被吹上3.5天。但大红斑与飓风并不完全一样:下面没有海洋来维持其能量,也没人真正知道其具体深入到大气层中多深的地方。这只是上层云层中的特征吗?或者深深扎根于木星内部,从木星内部挖出矿物?这也许能解释为什么能长时间保持稳定。新的图像,以及Juno的微波和引力观测可能将首次揭露大红斑延伸到多深。

5. 为什么是红色?

虽然经过了几十年的行星探索,我们还是不知道木星云顶是如何相互作用形成我们所看到的红色斑点。就此而言,大红斑并非总是红色的:有时候会褪色为橙色,或者呈现出橙红色或者锈棕色。这些颜色可能与太阳光分解风暴上升流挖掘出的材料中的化学键有关。这些化学物中可能包含硫化物、磷化物以及碳氢化合物,这些都可能形成红色。Juno的仪器以及这些壮观的新照片可能将有助于解开这一谜题。

6. 核心温暖吗?

在云层顶端,大红斑是寒冷的,因为漩涡内的气流是上升、膨胀和冷却的。这种冷却会导致气流凝结成冰,在风暴上方形成浓厚的云量。但热红外图像显示大红斑具有温暖的核心。这个温暖区域与新图片中的深红色云层相一致,可能是风暴的静止区。旋涡核心会告诉我们风暴深处的样子吗?如果是这样,云层下方的温度如何?同样的,Juno的微波观测可能揭晓答案。

本文译自 conversation,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。Leigh Fletcher&Emma Bunce(莱斯特大学)


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