木星上標誌性的大紅斑，也許在本世紀里完全消失

17世紀中葉,英國發明家羅伯特.胡克(Robert Hooke)以高人一籌的機械設計技術,建成了蘇格蘭天文學家詹姆斯.格里高利(James Gregory)設計的格里高利式望遠鏡(一種反射望遠鏡),且利用格里高利式望遠鏡率先觀測到了火星的自轉、月球上的環形山、以及木星上標誌性的大紅斑。此後,法國的天文學家也觀測到木星上的大紅斑,且親手繪製了大紅斑的圖像,以供其他的天文學家研究,可天文學界對大紅斑興味索然,斷斷續續的觀測一段時間之後就棄之不顧了,因此,17世紀末至19世紀初的100多年裡,天文史上並無大紅斑的觀測記錄,它究竟發生了怎樣的變化、形態和色澤是否發生了異變等等,天文學家們就無從知曉了。

直至1878年,一位天文學家再一次觀測到大紅斑、且持續性的觀測和記錄之後,天文學家才漸漸重視和研究大紅斑。1979年2月,美國發射的「旅行者1號」探測器飛掠木星時,首次拍攝了大紅斑的清晰圖像,它如同一刀兩半切開的芒果,非常奇妙和瑰麗,其比較穩定的南北寬度為14000千米左右,而不斷變化的東西長度為20000千米至40000千米之間——相當於地球直徑的2倍——乃是太陽系中規模最大的超級風暴。與大紅斑的形態一樣,其色澤也一變再變,有時是橘紅色、有時是淺棕色,而色澤的生成和變化一直是天文學界的一個謎團,天文學家們提出了三種可能性:第一,大紅斑中含有一種有機化合物;第二,大紅斑中含有紅磷;第三,大紅斑中含有硫化氫銨。

從17世紀至今,木星上的大紅斑至少存在了300年以上,與地球上的種種風暴相比,大紅斑是一位長命百歲的「老壽星」了。從人類現階段的流體力學理論來說,大紅斑早該漸漸失去能量和消失,可它一直持續了數百年之久,這意味著它具有一種補充能量的特殊機制,可以讓它「雄風不減」。流體動力學教授菲利普.馬庫斯認為,大紅斑的生成機制和能量系統與地球上的颶風一樣,其攪動氣流、持續移動和發散熱量等等都會流失能量,而木星大氣中的「垂直氣流」可以吸引較熱的氣體,把熱氣體從大紅斑的上方引入內部,為它的能量系統持續的注入能量,因此,大紅斑才可以持續存在下去。

一些科學家並不認同菲利普.馬庫斯的結論,他們認為垂直氣流不足以補充大紅斑所需的能量,而木星的大氣中還有成百上千個小風暴,大紅斑會「吞噬」附近的小風暴、吸收小風暴中的能量。不過,2014年美國宇航局對大紅斑的觀測結果表明,大紅斑與小風暴相互作用的過程中,不僅僅會吸收小風暴的能量,其內部結構受到小風暴的衝擊而改變,反而讓大紅斑的規模越來越小了,而且它縮小的速度越來越快。近日,木星的資深觀測者安東尼.衛斯理(Anthony Wesley)也發現,大紅斑的能量流失極為嚴重,它已是「行將就木」了。

安東尼.衛斯理的觀測數據和眾多相片表明,大紅斑與小風暴相互作用的過程中,其內部結構發生了顯著的變化,從一個橢圓形變成葉片形,而且一條綿長的「風帶」甩了出去,最終「風帶」會與大紅斑分離和消散,這讓大紅斑流失了難以估算的能量。目前,「風帶」生成的頻率越來越高,安東尼.衛斯理認為,這意味著大紅斑「大限將至」,它可能會在21世紀中期或末期完全的消失。

小考題:你認為木星上的大紅斑會消失不見、還是會一直存在下去?歡迎你留言討論。

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