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“大红斑”可能在未来20年内消失:大红斑究竟有多深?

来源:www.beledu.cn时间:2019-05-13编辑:admin奇闻指数:手机版

  “大红斑”是整个太阳系最大的风暴,作为木星的标志之一存在已经有很长的一段时间了估计已存在了350年,在过去的时间里人类一直都在不断的探寻木星大红斑最终确认为是风暴。

  据国外媒体报道,美国宇航局喷气推进实验室研究人员表示,木星标志性特征“大红斑”可能在未来20年内消失。木星大红斑比地球大,首次发现于1830年,同时,17世纪也发现木星表面一个巨大斑点,可能是后期证实的大红斑。这表明木星大红斑已在木星表面肆虐数个世纪。在近期发表的一篇研究报告中,“朱诺号”任务小组负责人、美国宇航局喷气推进实验室行星科学家格伦·奥尔顿(Glenn Orton)讲述了木星大红斑的命运。

“大红斑”可能在未来20年内消失:大红斑究竟有多深?

  依据奥尔顿的观点,大红斑风暴漩涡仍保持较强,这是因为木星表面存在483-640公里/小时的喷射流,像它像任何风暴一样,不会永远地持续下来。事实上,大红斑已开始缩小很长时间了。

  奥尔顿称,大红斑将在10-20年之内变成“大红圈(Great Red Circle)”,或许未来不久它将成为“大红记忆(Great Red Memory)”。

  依据19世纪的观测结果,大红斑的直径是地球直径的4倍,而2017年4月3日,大红斑直径达到16350公里,略小于地球直径的1.3倍。

  大红斑发现到现在已经过去了差不多350年,它的形状和大小会不时地发生一点变化,却从不曾消失。一个风暴能持续如此之久,对于人类来说实在超乎想象,也难以理解。

“大红斑”可能在未来20年内消失:大红斑究竟有多深?

  而且,木星大红斑的规模之大,也超乎寻常。其东西直径,最大时可以超过40000公里,甚至接近50000公里。而南北的直径,基本稳定在12000-14000公里之间。也就是说,木星大红斑最大的时候甚至可以并排放下4个地球!

  那么,大红斑为何如此神秘?它为何能肆虐长达3个多世纪,依然如此横行呢?

  最近,科学家的新发现,让我们对木星大红斑有了新的认识。

  在对木星进行观测时,科学家发现,木星的高空大气原本应该寒冷刺骨,却有一小块区域温度相对高一点。

  这里,恰好是大红斑的上空。

  为什么大红斑的上空会有温度的提升呢?

“大红斑”可能在未来20年内消失:大红斑究竟有多深?

  科学家认为,这是因为大红斑在向外释放能量。

  这就更让人不解了,大红斑肆虐了三百多年,非但没有耗尽自己的能量,竟然还向外释放能量。

  答案只有一个,那就是能量来自于木星的内部。

  由于木星是气体巨星,整体由氢和氦以及其他微量气体组成。所以,在它的外部甚至中部区域,都是相对流动性比较大的。

  氢在中部会被压缩成液体,在核心甚至被压缩成固体。这里的氢会被压成离子形态,然后开始发生非常复杂的运动。这个运动的过程中,就会伴随着能量的释放。

  木星内部的能量不仅加热了木星,还会有剩余。剩余的能量冲破木星表面,喷射出来,将能量释放。

“大红斑”可能在未来20年内消失:大红斑究竟有多深?

  这个被冲破的区域,就是大红斑。由于能源来自木星内部,而且源源不断,因此大红斑能够肆虐如此之久,还不停歇。

  同样的,这也就能解释木星大红斑上空的区域温度会比其他区域高一点的现象了。

  19世纪末期,大红斑的宽度可能达到木星经线60度的位置,直径已超过35000英里,是地球直径的4倍。1979年,当“航行者2号”探测器飞越木星表面时,大红斑风暴已缩小至地球的两倍直径。

  木星表面彩色斑点的数据记录表明,大红斑萎缩状态仍在继续。2017年4月3日,大红斑直径达到16350公里,略小于地球直径的1.3倍。地球表面风暴最长时间持续31天,但是木星能够承受更长的风暴,因为这颗气体行星大气层云层可向下延伸数千公里,而且其自转速度比地球更快。

  美国宇航局(NASA)的朱诺号探测器正在密切关注这种令人难以置信的漩涡风暴,其足以吞噬整个地球。朱诺号过去6年来一直在绕木星运行,自从它到达之后,对这颗行星令人印象深刻的天气模式进行了一些惊人的观察。大红斑是强大的下沉气流沿逆时针方向旋转的结果,但它们将无法永远保持搅动。

  NASA喷气推进实验室的Glenn Orton表示:“事实上,大红斑长时间以来一直在缩小。风暴直径曾经是地球直径的四倍,但最近的观测表明它正在迅速缩小。“现在,它的体积只是地球的1.3倍。没有什么是永恒的。”

  去年年底,朱诺号透露了一些关于这个巨大风暴的令人惊讶的信息。数据显示,大红斑深度是地球海洋深度的100倍。研究人员仍然不知道驱动风暴的许多具体细节,但很明显,它正在开始呼吸它奄奄一息的喘息。在接下来的几十年内,这个风暴可能会完全消失。

木星大红斑究竟有多深?

  NASA的朱诺(Juno)号探测器正在一步步探索木星大红斑的根源。在朱诺号第一次飞掠大红斑时,采集到的数据表明这个巨大的红色风暴绝不仅仅只是在木星表面呼啸,而是深入了木星表面以下。同时,探测器还新发现了两个从未被辨识出的辐射区域。

  “有关木星大红斑最基础的问题之一便是:风暴的根源有多深?”朱诺任务的首席研究员,圣安东尼奥西南研究所的斯科特·博尔顿如是说。在12月11日于新奥尔良举行的美国地球物理学会上,博尔顿和他的团队展示了朱诺号的探测结果。

  根据朱诺探测器的结果来看,这个人尽皆知的大风暴有将近1.5倍地球直径大小,并且根部深达表面下300多千米。

“大红斑”可能在未来20年内消失:大红斑究竟有多深?

  通过一个风运动模型,研究员将从朱诺摄像机(JunoCam)上拍摄到的大红斑图片制作成了动画

一个正在缓慢缩小的风暴

  尽管木星大红斑有着相当长的寿命,但这并不意味着它将永远持续下去。据历史观测记载和推算,大红斑已经存在了至少200年之久,甚至可能有350年。但如果早期望远镜观测结果准确的话,木星大红斑应该一直在缓慢缩小的过程中。在19世纪的观测记录中,以及1979年旅行者1号和2号相继飞掠它时拍摄的照片中,都可以看出当时的大红斑的大小远远大于两倍地球直径。但根据今天地面望远镜的观测结果来看,如今的大红斑只有当年旅行者号拍摄到的三分之一。

  朱诺号于2016年7月4日终于抵达了木星,在此之前它已经在太空中飞行了5年之久。自那时起,朱诺号已经环绕这个气态巨行星完成了8圈科学探测飞行,并将于本周六(12月16日)完成第9圈。在今年7月,朱诺号第一次近距离掠过大红斑上方。在此期间探测器上的微波辐射计探测了大红斑附近的云层,试图测量它们在大气层中的深度。

“大红斑”可能在未来20年内消失:大红斑究竟有多深?

  朱诺的微波辐射计收集到的数据绘制出下图。微波辐射计上的6个不同频道可以探测到表面下不同的深度,每张图的深度列在图右方,图中颜色越深温度越低,反之温度越高。

  “朱诺号发现大红斑的根源深度比地球上的大洋要深50到100倍,并且根部比表面的温度要更高。”安迪·英格索尔,加州理工学院行星科学教授兼朱诺研究员说。“风于温度差是有联系的,在根源处探测到的高温很好地解释了我们在表面看到的暴风。”

  朱诺还发现了两个之前从未被探测到过的辐射带。其中之一就处于木星赤道大气层上方,内含氢离子,氧离子,硫离子,并都在以接近光速运动。

  “我们早就知道我们可能会得到什么有关辐射的新消息,但在距行星如此近的地方发现辐射区还是超出了我们的意料。”海蒂·贝克,喷气推进实验室朱诺辐射探测首席研究员说。“我们能够发现它完全是因为朱诺环绕木星的特殊轨道使得朱诺能在收集数据飞掠时距离云层顶端非常近,而我们当时正好从该辐射区中飞过。”

  通过朱诺上搭载的木星能量粒子探测器的辨别,我们认为这些带电粒子来自木卫一和木卫二的气体中所含的快速运动的中性原子(NASA官方说)。当粒子与木星大气层相互作用时,它们的电子便被剥去。

“大红斑”可能在未来20年内消失:大红斑究竟有多深?

  朱诺在木星赤道大气层的上方新探测到一个辐射区。这张图还展示出高纬度地区的高能量,高电离程度的区域。

  朱诺还发现了两个之前从未被探测到过的辐射带。其中之一就处于木星赤道大气层上方,内含氢离子,氧离子,硫离子,并都在以接近光速运动。

  “我们早就知道我们可能会得到什么有关辐射的新消息,但在距行星如此近的地方发现辐射区还是超出了我们的意料。”海蒂·贝克,喷气推进实验室朱诺辐射探测首席研究员说。“我们能够发现它完全是因为朱诺环绕木星的特殊轨道使得朱诺能在收集数据飞掠时距离云层顶端非常近,而我们当时正好从该辐射区中飞过。”

  通过朱诺上搭载的木星能量粒子探测器的辨别,我们认为这些带电粒子来自木卫一和木卫二的气体中所含的快速运动的中性原子(NASA官方说)。当粒子与木星大气层相互作用时,它们的电子便被剥去。

  同时,朱诺还在高纬度地区发现了第二个带电区域,还没有任何探测器对这块区域进行过探索。所以由朱诺的恒星参考单元(Stellar Reference Unit)照相机探测到的这些粒子的来源如今仍是个迷。

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