木星大紅斑：你可知我「眼」中飽含的秘密？

「朱諾」木星探測器已經在太陽系裡最大的行星——木星周圍運行了一年多的時間。在這段時間裡，它使用最先進的儀器和成像儀拍攝了木星雲頂、地極和不同地區帶的圖片。飛到了比以往任何航天器都更接近木星的距離對其進行探測。朱諾配備了八種不同的儀器，每種都被設計用於觀測木星大氣層的不同屬性，再加上一個被稱為JunoCam的成像儀，使得我們能對木星的漩渦和滾動的雲層進行前所未有的清晰成像。

7月11日，朱諾從直徑長達1.6萬公里的"木星之眼"上空飛過時，與雲頂的距離只有大約9000多公里。美國航天局也在最近發布了「朱諾」探測器拍攝到的木星大紅斑的圖片。將收集到的原始圖片數據公開后，很快便有一大批有才華的「公民科學家」迅速對圖像進行了處理。於是一張張有著紅色雲層的漩渦和中央深紅色「核心」的木星大紅斑圖片便呈現在我們眼前。圖片中顯示的細枝末節清晰得令人驚嘆，蓬蓬的雲，還有渦流所投射的陰影，甚至還有大紅斑邊緣細密的波紋，都被一一呈現。

△前所未有的細節揭示在大紅斑的核心。（圖片來源： NASA / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt / Seán Doran）

我們對大紅斑的外貌特徵並不陌生，它存在的時間已經很久，它的大小也變化了很多倍。但對我們來說，它仍然有許多未解的奧秘。探尋這些奧秘也正是朱諾的使命，或許在它的幫助下，大紅斑的層層神秘面紗終將被揭開。

它存在多久了？

大紅斑是一個非常「長壽」的大漩渦。早在維多利亞時期，就有天文學家就發現了木星上的這個紅色斑塊，因此它應該已經存在了很久很久了。 17世紀的天文學家羅伯特·胡克和喬凡尼·卡西尼的觀察表明了類似的特徵，因此它可能已經存在將近四個世紀、甚至更長時間了。是什麼讓它存在這麼長時間，便是科學家想要藉助這次的觀測探尋的一個問題。

△ 基於1880年11月1日觀測的木星繪製圖。（圖片來源：Science）

逐漸縮小的大紅斑是否正邁向消亡？

根據多年來從各個地面天文台和太空天文台觀測到的數據來看，我們早就知道大紅斑變小的這件事。旅行者1號探測器在1979年測量到的紅斑直徑約為2.5萬公里，而這個數字現在已經減小到了1.6萬公里，但仍比地球直徑寬1.3萬公里。

大紅斑縮小的過程並非連續，也不均衡。在2012年到2014年間，它經歷了一段快速的萎縮期，但看來它似乎已經在目前的大小上日趨穩定。但科學家不確定大紅斑最終是否會徹底消失，還是永久的留在木星之上。

△ 38年前由旅行者號探測器拍攝的大紅斑，整個風暴被拉伸得更寬更長。（圖片來源：NASA / JPL / Björn Jónsson / Seán Doran）

是什麼為它提供動力？

大紅斑在木星的赤道與南熱帶間像球一樣滾動，該區域內的大氣噴射流能充當較小的風暴群、渦旋和渦流的輸送帶。但是，如果這些小風暴不幸與大紅斑相遇，則會被它捲入吞沒。科學家推測，這些小的氣旋或許能為大漩渦的轉動提供所需的額外能量和角動量（轉動能被鎖定在軌道運動和旋轉中），但目前還不能確定這種推測是否正確。

在紅斑中發現的氣體和雲的混合物表明在大漩渦的中心有一股強大的上升流，這股上升流可以源源不斷的向上運送熱量以維持渦流。新得到的高解析度的圖像顯示風暴的核心為深紅色，其中所包含的更多清晰的細節，將能讓我們更詳細的了解大紅斑核心處的動態。

△ 朱諾在9000公裡外拍攝的大紅斑。（圖片來源：NASA / SwRI / MSSS / Gerald Eichstädt / Seán Doran）

它有多深？

如果你不知因何原因不幸的飛到了這個漩渦風暴的邊緣，那麼你將被卷進這個漩渦並會繞著漩渦轉悠大約3.5天的時間。大紅斑與颶風並不完全相同，在它的底下並沒有能為其提供維持能量的海洋，沒人知道大紅斑的中心有多深。

科學家不禁地想：它只是一個出現在上層雲層里的現象嗎？還是說它是從木星的內部釋放出的化學物質，因此才會穩定的存在這麼多年？結合朱諾拍攝到的圖片和它的微波和引力儀器的觀測結果，將可以告訴我們大紅斑真正延伸的深度。

為什麼是紅色的？

儘管已經進行了幾十年的行星探索，但我們仍不知道木星雲頂的氣體是如何反應才創造出這個紅色的大斑。它的顏色並不總是紅色，有時候它會變成橙色，有時是三文魚粉，或銹棕色色調。這些不同的顏色可能與太陽光分解了風暴中由上升流的帶來的物質有關。這些化學物質可能是含有硫、磷的化合物和碳氫化合物，這可能會導致其呈現出紅顏色。 更精準的結果需要結合朱諾拍攝到的新圖像與其儀器的觀測到的結果進行分析，從而揭開大紅斑顏色之謎的這層神秘面紗。

它的核心是熱的嗎？

在雲頂的大紅斑溫度是較低的，因為空氣在渦流中上升、擴張和冷卻。這種冷卻會導致氣體凝結成冰，在風暴高處形成厚厚的雲層。然而熱紅外成像顯示，大紅斑的中心部分溫度較高。這個溫暖的區域與新圖像中顯示的最深的紅色雲彩重合，可能是由風的停滯引起。那麼大紅斑的核心部分能告訴我們這個風暴在深處是什麼樣子嗎？如果能，那麼雲層地下的溫度大約是多少呢？我們等著朱諾的微波觀測來為我們揭曉答案。

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本文轉載自《原理》微信公眾號

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