木星的大红斑像果冻一样晃动

如果说月球用奶酪做的(事实并非如此),那么木星著名的 GRS(大红斑)就更像是一碗果冻。对我们太阳系中这颗最大行星上的巨大反气旋的最新观察显示,它正在晃动。这些观测数据由美国宇航局的哈勃太空望远镜于 2023 年 12 月至 2024 年 3 月期间拍摄了 90 多天,使天文学家能够组装 GRS 摇摆行为的延时视频。这些观测结果的详细信息发表在 10 月 9 日的《行星科学杂志》上。

“虽然我们知道它的运动在经度上会略有变化,但我们没想到它的大小会发生波动。据我们所知,这之前从未被发现过,”该研究的合著者、美国宇航局戈达德太空飞行中心的天文学家艾米·西蒙(Amy Simon)在一份声明中说。“这确实是我们第一次获得 GRS 的适当成像频率。凭借哈勃的高分辨率,我们可以说,GRS 在移动速度更快和更慢的同时,确实在向内和向外挤压。这是非常出乎意料的,目前还没有流体动力学解释。”

Using Hubble Space Telescope data spanning approximately 90 days (between December 2023 and March 2024) when the giant planet Jupiter ranged from 391 million to 512 million miles from the Sun, astronomers measured the Great Red Spot's size, shape, brightness, color, and vorticity over one full oscillation cycle. The data reveal that the Great Red Spot is not as stable as it might look. It was observed going through an oscillation in its elliptical shape, jiggling like a bowl of gelatin. The cause of the 90-day oscillation is unknown. CREDIT: NASA, ESA, Amy Simon (NASA-GSFC); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)
利用覆盖大约 90 天(2023 年 12 月至 2024 年 3 月)的哈勃太空望远镜数据,当时巨行星木星与太阳的距离在 3.91 亿至 5.12 亿英里之间,天文学家测量了 GRS 的大小、形状、亮度、颜色和涡度在一个完整的振荡周期内的变化。数据显示,GRS 并不像看起来那样稳定。观测到它在其椭圆形形状中经历了一个振荡,像一碗凝胶一样晃动。这种 90 天振荡的原因尚不清楚。致谢:NASA, ESA, Amy Simon (NASA-GSFC); 图像处理:Joseph DePasquale (STScI)

GRS 是一个反气旋——一个围绕南半球高压中心逆时针旋转,北半球顺时针旋转的大型风系统。木星的 GRS 足够大,可以吞没地球,并让地球在至少 150 年的时间里被困在风暴天气中。哈勃通过外行星大气层遗产计划(OPAL)监测木星和所有外太阳系行星。然而,这些新的观测来自一个专门研究 GRS 及其所有惊喜的计划。理解太阳系更大风暴的机制,将地球上的飓风理论置于更广泛的宇宙背景下。这些知识可以应用于更好地理解其他恒星周围行星上的气象学。

在该研究中,西蒙的团队使用哈勃望远镜近距离观察 GRS,详细查看其大小、形状以及颜色发生的任何细微变化。GRS 的许多特征每天都在变化,包括紫外线观测数据显示,当 GRS 在其振荡周期中达到最大尺寸时,风暴的核心会达到最亮。根据团队的说法,这表明上层大气中的雾霾吸收较少。

这个延时视频由哈勃太空望远镜在 2023 年 12 月至 2024 年 3 月期间拍摄的大约 90 天的观测数据组成,当时巨行星木星与太阳的距离在 3.91 亿至 5.12 亿英里之间。天文学家测量了 GRS 在一个完整的振荡周期内的尺寸、形状、亮度、颜色和涡度。数据显示,GRS 并不像看起来那样稳定。观测到它在其椭圆形形状中经历了一个振荡,像一碗凝胶一样晃动。这种 90 天振荡的原因尚不清楚。致谢:NASA, ESA, Amy Simon (NASA-GSFC); 视频:Joseph DePasquale (STScI)

“随着它加速和减速,GRS 正在对抗其南北两侧的狂风,”该研究的合著者、加州大学伯克利分校行星科学家迈克·黄(Mike Wong)在一份声明中说。“这就像一个三明治,当中间的馅料太多时,两片面包就会被迫向外鼓起。”

相比之下,海王星有黑斑,它们可以大范围地漂移,而没有强大的急流将它们固定住。木星的 GRS 一直位于南部纬度,被困在急流之间,这已经是地球望远镜观测到的时间长度了。

[相关:木星大红斑持续缩小。]

自 OPAL 计划十年前启动以来,该团队一直在观察 GRS 持续缩小。他们预测,它会继续缩小,直到最终呈现出稳定且不那么细长的形状。

“现在它相对于风场来说,其纬度带已经过载了。一旦它缩小到这个纬度带内,风就会真正将其固定在那里,”西蒙说。该团队预测 GRS 的尺寸可能会稳定下来,但目前哈勃只观察了一个振荡周期。

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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