想像一下一場比地球還大的風暴,在一個氣態巨行星的大氣層中肆虐。這聽起來像科幻小說,但這樣的大氣擾動實際上存在於木星上。它被稱為大紅斑,行星科學家認為至少從17世紀中期開始,它就一直在木星的雲層中旋轉。許多陰謀論者認為木星上的大紅斑是外星人建造的巨大結構,但是科學家對此進行了批評:想像力豐富。
從1830年起,人們就開始用望遠鏡和宇宙飛船近距離觀測。美國宇航局的「朱諾」號宇宙飛船在繞木星軌道飛行時非常接近木星,並傳回了一些有關木星及其風暴的高解析度圖像。這讓科學家對太陽系中已知的最古老的風暴有了全新的認識。
什麼是大紅斑
從技術上講,大紅斑是一場反氣旋風暴,位於木星雲層的高壓帶。它逆時針旋轉,旋轉一周大約需要6個地球日。它的內部有雲層,內部雲層通常比周圍的雲層高出許多公裡。它的南北急流有助於保持該地區在同一緯度的循環。
大紅斑確實是紅色的,雲層和大氣的化學作用使它的顏色發生變化,有時它會呈現出深紅色。木星的大氣主要由氫和氦分子構成,但也有我們熟悉的其他化合物:水、硫化氫、氨和甲烷。同樣的化學物質也存在於大紅斑雲團中。
沒有人確切地知道為什麼大紅斑的顏色會隨著時間而改變。行星科學家們懷疑,太陽輻射會導致該區域的化學物質變暗或變亮,這取決於太陽風的強度。木星的雲帶和區域富含這些化學物質,也是許多較小的風暴的家園,包括一些白色的橢圓形和漂浮在漩渦雲中的棕色斑點。
對大紅斑的研究
自古以來,觀測者就一直在研究氣態巨行星木星。然而,自從這個巨大的地點首次被發現以來,他們僅僅觀察了幾個世紀。通過地面觀測,科學家們可以繪製出該地點的運動圖,但只有通過宇宙飛船的飛掠才能獲得真正的了解。1979年,旅行者1號宇宙飛船飛掠而過,發回了第一張該地點的特寫照片。旅行者2號、伽利略號和朱諾號也提供了圖像。
從所有這些研究中,科學家們了解了更多關於大紅斑的旋轉、它在大氣中的運動以及它的演化。一些人懷疑它的形狀將繼續變化,直到它接近圓形。這種大小上的變化是顯著的:多年來,這個地點的寬度超過了兩個地球的寬度。當旅行者號宇宙飛船在20世紀70年代開始訪問時,它已經縮小到只有兩個地球那麼大。現在是1.3個地球那麼大並且還在縮小。為什麼會這樣?沒人知道。
朱諾觀測木星最大的風暴
該地點最令人興奮的圖像來自美國宇航局的朱諾號宇宙飛船。它於2015年發射,並於2016年開始繞木星軌道運行。它的俯衝高度很低,離木星很近,低至雲層上方3400公裡處。這使得它在大紅斑上顯示出一些令人難以置信的細節。
科學家們已經能夠使用「朱諾」號宇宙飛船上的專門儀器來測量這個地點的深度。它似乎有300公裡深。這比地球上任何海洋都要深得多,地球上最深的海洋只有10多公裡。
有趣的是,大紅斑的底部比頂部更溫暖。這種溫暖助長了頂上令人難以置信的強風,風速可達每小時430公裡以上。溫暖的風助長了強烈的風暴是地球上一個眾所周知的現象,特別是在大規模颶風中。在雲層之上,溫度再次上升,科學家們正在努力理解為什麼會發生這種情況。從這個意義上說,大紅斑是木星式的颶風。