-新模型或揭示木星“胎记”长寿秘诀-_光明网

新模型或揭示木星“胎记”长寿秘诀
_光明网
不管从体积仍是质量上看,木星都可谓太阳系行星中的“巨无霸”。虽然不少探测器早已飞掠木星,这颗外表好像油画般的气体星球仍然蒙着一层层奥妙的面纱。  除了令人惊叹的赤色和白色条带之外,木星上分外挑逗人心的便是大红斑。据朱诺号木星探测器传回的相片,大红斑呈椭圆形,宛如一颗巨大的宝石镶嵌在木星的大气云带之间。  大红斑仿若木星的一个胎记。自1665年被天文学家卡西尼(Cassini)发现以来,大红斑被人类知晓已长达300多年,人类对大红斑的接连观测也有100多年前史。依据前史观测数据,大红斑正在不断缩小,形状变得越来越圆,色彩也跟着时刻发作改动。  面临大红斑的改动,有学者提出,大红斑终将会消失。这是真的吗?  多彩的反气旋风暴  在此之前,先要搞清楚大红斑终究是什么。  木星就像一颗被彩虹条带包裹的星球,这些条带是因木星上氨冰云的厚度和高度差异构成的,也与大气压的不同有关。如果把木星看作调色板,它身上的“颜料”会跟着木星自转而活动,每时每刻发作改动,然后制作出一幅绝无仅有的油画。  在这幅油画中,大红斑共同而耀眼。它呈卵形,东西长约2.6×104千米,南北宽约1.2×104千米,大约坐落木星赤道以南、南纬22°的方位。材料显现,大红斑开始的掩盖规划大到足以吞进2—3个地球。  由于外表存在巨大风暴和汹涌的气流,木星也被称为风暴的花园。而大红斑正是一股强烈的反气旋(高压)风暴。这股风暴依照逆时针方向高速旋转,大约六个地球日转完一圈。它的色彩有时艳丽、亮堂,呈鲜赤色;有时变浅变淡,呈粉赤色,乃至彻底褪色。  这股共同的风暴是怎么构成的呢?  “大红斑和木星外表的其他涡旋相同,都是由木星内部向外发出的暖流驱动,并且在强壮的地转倾向力(科里奥利力)效果下构成的。可是它们的涡旋强度和进入木星内部的深度各有不同。”中科院上海天文台研究员孔大力告知科技日报记者,大红斑与木星的内部暖流有关。  木星上有大红斑也有白斑,这二者有何差异?孔大力解说道,大红斑内风速高,整个涡旋或许向下“扎根”数百公里,因而它的存在较为安稳。而木星上其他许多白斑风速比较低,存在于大气上层,还未能向下延伸许多。  “木星上赤色和白色区域反映了温度的不同。”孔大力标明,“白色区域温度较低,氨等成分会以冰晶方式存在,因而反照率较强,显现为白色;而赤色区域温度较高,存在方式为气体,因而反照率下降,色彩暗淡发红。”  有人戏弄,企图了解木星内部暖流会发作白斑仍是红斑,就像企图猜测把奶油倒入一杯热咖啡时会发作何种图画相同困难。  红云掉落或许是天然状况  年月易逝,容颜易老,大红斑也在年月流通中悄然改动。  100年前,大红斑的直径约为4万公里,现在只要其时的一半左右。天文学家称,大红斑在曩昔10年左右大约丢失了其总巨细的15%。照这样下去,到2040年时,椭圆形的大红斑或许会变成圆形。  面临大红斑不断“减肥”且变圆的趋势,有研究者提出疑问:大红斑是否会消失?以为大红斑会消失的人指出,木星大气层中一些不知道的活动或许正在耗费大红斑能量,使大红斑变得越来越小。  依据此前传回的大红斑相片,科学家们发现,大红斑上有赤色物质掉落的现象。2019年春,有观察者也拍照到了大红斑“撕下”赤色“薄片”的现象。有人估测,这是大红斑消失的预兆。  不过,在美国加州大学伯克利分校的菲利普·马库斯(Philip Marcus)看来,大红斑自身有云层掩盖,这种掉落现象是涡旋的一种天然状况,并非大红斑逝世的痕迹。  “红云掉落能够理解为温度较高的一团气体脱离大红斑。近期观察到的红云掉落应该是正常的涡旋相互效果的成果。”孔大力也标明,大红斑是一个反气旋,当一个小的气旋接近它时,就会构成大红斑一些外围部分脱离大红斑,“并且,这种相遇和影响或许常常发作”。  来自美国哈佛大学地球和行星科学系的博士后哈桑扎德(Hassanzadeh)曾标明,许多要素或许会削弱大红斑。比方大红斑自身往外辐射热量,其周围的小涡旋也会影响大红斑。  还有些研究者指出,大红斑经过吞并周围的涡旋获得能量并延伸寿数。美国国家航空航天局(NASA)戈达德太空飞行中心的艾米·西蒙(Amy Simon)就曾标明,一些很小的涡旋在不断汇入大红斑中。西蒙以为,这些小涡旋或许是导致大红斑内部动力和能量改动的要素。  孔大力则坦言,大红斑自身规划远大于其他涡旋,一般的涡旋对大红斑的影响很难从底子上改动大红斑的动力学性质和形状。哈桑扎德也以为,大红斑吞并小涡旋的现象不足以解说为何大红斑能够如此长命。  笔直涡旋或是要害要素  实际上,天文学家并不确认大红斑的存在是暂时仍是永久的。  “依据现在的理论,大红斑或许早已消失。但是,它现已存在了数百年。”哈桑扎德说。  为了探求大红斑长命奥妙,哈桑扎德和马库斯建立了自己的模型。与其他模型不同,他们的模型彻底是三维的,具有很高的分辨率。最重要的是,与大多数模型仅重视水平活动旋涡不同,马库斯团队的模型将笔直活动的涡旋也纳入了模型构建中。  哈桑扎德说:“曩昔,有研究人员以为笔直涡旋不重要而将其疏忽,或由于这样建模太困难而使用了更简略的方程式。”  随后,他们发现,笔直运动的涡旋或许是揭开大红斑长命之谜的要害。当大红斑丢失能量时,笔直涡旋上方的热气体和下方的冷气体就会流向中心,以康复其部分丢失的能量。  依据哈桑扎德的说法,相似的笔直涡旋能够用于解说为何直布罗陀海峡邻近的洋流涡旋能继续数年,即笔直流将营养物质送到海洋外表,然后在海洋生态系统中发挥效果。  虽然有很多图画依据证明大红斑逐步缩小。但研究人员说,还没有直接依据标明大红斑涡旋自身巨细或强度现已改动。  “大红斑是否会消失这个问题很难答复。”孔大力着重,“由于大红斑是由内部暖流驱动的,所以终究导致它消失的底子原因仍是全球内部向外发出暖流发作改动。而这种改动是由木星更深部流体运动状况改动构成的,这种改动需求的时刻或许好久。”  “另一种影响大红斑的状况便是涡旋之间的相互效果。所谓的大红斑赤色物质掉落,便是源于其邻近涡旋的影响。但从现有理论剖析和数值模仿来看,大红斑在和其他涡旋发作效果时仍是比较安稳的。”孔大力着重,大红斑终究会不会消失,或许仍是要由驱动大红斑的底子要素,也便是内部暖流来决议。  值得一提的是,此前对大红斑的地上观测只限于色彩、形状及方位改动。自先驱者10号和11号,以及旅行者1号和2号飞掠木星并获得近距离观测材料后,对大红斑纤细结构的剖析成为或许。研究人员也期望,哈勃太空望远镜能助力揭开更多木星之谜。(代小佩)

Write a Comment

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注