太陽系中最大的風(fēng)暴可能沒有我們想象的那么古老

木星大紅斑（GRS）是太陽系的標(biāo)志性特征之一。這是天文學(xué)家自 1600 年代以來觀察到的一場巨大風(fēng)暴。

然而，它的形成日期和壽命還有待商榷。我們是否一直看到同樣的現(xiàn)象？

這檔案處是一個(gè)巨大的反氣旋（逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）比地球大的風(fēng)暴。它的風(fēng)速超過400公里/小時(shí)（250英里/小時(shí)）。這是人類至少從 1800 年代開始就一直在觀察的標(biāo)志，可能更早。它的歷史以及它是如何形成的，是一個(gè)謎。

它最早的觀測可能是在1632年，當(dāng)時(shí)一位德國人用他的望遠(yuǎn)鏡觀察木星。32年后，另一位觀察者報(bào)告說看到檔案處從東向西移動(dòng)。然后，在 1665 年，喬瓦尼·卡西尼用望遠(yuǎn)鏡檢查了木星，并注意到與GRS在同一緯度存在風(fēng)暴。卡西尼號(hào)和其他天文學(xué)家一直觀測到1713年，他將其命名為永久斑點(diǎn)。

不幸的是，天文學(xué)家失去了對(duì)這個(gè)地方的跟蹤。118年來，沒有人看到GRS，直到天文學(xué)家S. Schwabe觀察到一個(gè)清晰的結(jié)構(gòu)，大致呈橢圓形，與GRS處于同一緯度。

一些人認(rèn)為這次觀測是當(dāng)前GRS的第一次觀測，風(fēng)暴在同一緯度再次形成。但是，隨著時(shí)間的流逝，細(xì)節(jié)就會(huì)逐漸消失。關(guān)于早期的風(fēng)暴及其與當(dāng)前GRS的關(guān)系也存在疑問。

新研究地球物理研究快報(bào)將歷史記錄與檔案處的計(jì)算機(jī)模擬相結(jié)合，試圖了解這種嵌合的氣象現(xiàn)象。它的標(biāo)題是”木星大紅斑的起源，“ 主要作者是奧古斯丁·桑切斯-拉韋加。桑切斯-拉韋加是西班牙畢爾巴鄂巴斯克地區(qū)的物理學(xué)教授。他還是該大學(xué)行星科學(xué)小組和應(yīng)用物理系的負(fù)責(zé)人。

“木星的大紅斑（GRS）是所有太陽系行星中已知最大，壽命最長的漩渦，但它的壽命是有爭議的，它的形成機(jī)制仍然隱藏，”作者在他們的論文中寫道。

“從對(duì)尺寸和運(yùn)動(dòng)的測量中，我們推斷出目前的GRS極不可能是G.D.卡西尼號(hào)觀測到的PS。PS可能在18世紀(jì)中葉和19世紀(jì)之間的某個(gè)時(shí)候消失了，在這種情況下，我們可以說紅斑的壽命現(xiàn)在至少超過190年，“主要作者Sánchez-Lavega說。

1879 年，GRS 長 39,000 公里，此后縮小到 14,000 公里。它也變得更加圓潤。

歷史記錄很有價(jià)值，但我們現(xiàn)在有不同的工具可供使用。太空望遠(yuǎn)鏡和航天器以卡西尼號(hào)和其他人無法想象的方式研究了GRS。美國宇航局的旅行者1號(hào)在1979年拍攝了GRS的第一張?jiān)敿?xì)圖像，當(dāng)時(shí)它距離木星只有9,000,000多公里。

自旅行者號(hào)拍攝以來，伽利略號(hào)和朱諾號(hào)宇宙飛船都對(duì)GRS進(jìn)行了成像。特別是朱諾號(hào)，為我們提供了關(guān)于木星和GRS的更詳細(xì)的圖像和數(shù)據(jù)。它從距離地表僅8000公里的地方拍攝了這顆行星的圖像。朱諾號(hào)用它的Junocam拍攝了這顆行星的原始圖像，美國宇航局邀請(qǐng)任何人處理這些圖像，從而產(chǎn)生了GRS的巧妙圖像，如下圖所示。

朱諾號(hào)還測量了GRS的深度，這是以前的努力無法實(shí)現(xiàn)的。

最近，“朱諾號(hào)任務(wù)在木星軌道上的各種儀器表明，與它的水平尺寸相比，GRS又淺又薄，因?yàn)樗拇怪遍L度約為500公里，”桑切斯-拉韋加解釋說。

木星的大氣層包含不同緯度的相反方向的風(fēng)。在GRS以北，風(fēng)向西吹，速度達(dá)到180公里/小時(shí)。在GRS以南，風(fēng)向相反，速度為150公里/小時(shí)。這些風(fēng)產(chǎn)生強(qiáng)大的風(fēng)切變，促進(jìn)渦旋。

在他們的超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬中，研究人員檢查了在這些情況下可能產(chǎn)生GRS的不同力。他們認(rèn)為一場巨大的超級(jí)風(fēng)暴的噴發(fā)就像發(fā)生的那種，盡管很少發(fā)生，但在土星.

他們還研究了由風(fēng)切變產(chǎn)生的較小渦旋的現(xiàn)象，這些渦旋合并在一起形成GRS。它們都產(chǎn)生了反氣旋風(fēng)暴，但它們的形狀和其他特性與當(dāng)前的GRS不匹配。

“從這些模擬中，我們得出結(jié)論，超級(jí)風(fēng)暴和合并機(jī)制雖然產(chǎn)生了一個(gè)單一的反氣旋，但不太可能形成GRS，”研究人員在他們的論文中寫道。

作者還指出，如果其中任何一個(gè)發(fā)生過，我們應(yīng)該看到它們。

“我們還認(rèn)為，如果發(fā)生了這些不尋常的現(xiàn)象之一，那么當(dāng)時(shí)的天文學(xué)家必須觀察和報(bào)告它或其在大氣中的后果，”桑切斯 - 拉維加說。

然而，其他模擬被證明在再現(xiàn)GRS方面更準(zhǔn)確。眾所周知，木星的風(fēng)具有不穩(wěn)定性，稱為南熱帶擾動(dòng)（STrD）。當(dāng)研究人員對(duì)STrD進(jìn)行超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬時(shí)，他們創(chuàng)造了一個(gè)與GRS非常相似的反氣旋風(fēng)暴。STrD捕獲了該地區(qū)的不同風(fēng)，并將它們困在一個(gè)細(xì)長的殼中，就像GRS一樣。

“因此，我們提出，由STrD產(chǎn)生的長細(xì)胞產(chǎn)生的GRS在收縮時(shí)獲得了連貫性和緊湊性，”作者寫道。

模擬表明，隨著時(shí)間的流逝，GRS的旋轉(zhuǎn)速度會(huì)更快，因?yàn)樗鼤?huì)縮小并變得更加連貫和緊湊，直到細(xì)長的電池更接近當(dāng)前的GRS。由于這就是GRS現(xiàn)在的樣子，研究人員決定了這個(gè)解釋。

這個(gè)過程可能始于 1800 年代中期，當(dāng)時(shí) GRS 比現(xiàn)在大得多。由此得出的結(jié)論是，檔案處只有大約150年的歷史。

本文最初發(fā)表于今天的宇宙.閱讀原文.

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