研究发现木星大红斑与卡西尼在1665年观测到的风暴不同

这一标志性特征可能形成于至少 190 年前，是太阳系中已知存在时间最长的漩涡。

最新研究发现，木星大红斑与早期观测到的红斑不同，存在时间超过 190 年，可能是由大气风的不稳定性形成的。资料来源：NASA/ESA/NOIRLab/NSF/AURA/M.H. Wong 和 I. de Pater（加州大学伯克利分校）等，致谢：M. Zamani

大红斑是太阳系内已知最大的行星漩涡，但它的年龄一直存在争议，其形成机制也一直模糊不清。新研究利用 17 世纪以来的历史观测数据和数值模型来解释这一壮观现象的寿命和性质。

领导这项研究的西班牙毕尔巴鄂巴斯克大学行星科学家奥古斯丁-桑切斯-拉韦加（Agustín Sánchez-Lavega）说："根据对大小和移动的测量，我们推断出目前的大红斑不太可能是卡西尼观测到的'永久红斑'，而它很可能在18世纪中叶到19世纪的某个时候消失了，在这种情况下，我们现在可以说红斑的寿命超过了190年。"

这项研究发表在《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）上，这是一份开放获取的 AGU 期刊，主要刊登具有直接影响的高影响力短篇报告，涵盖所有地球和空间科学。

木星的大红斑是一个巨大的大气漩涡，直径与地球的直径差不多。在它的外围，狂风以每小时 450 公里（280 英里）的速度呼啸而过。它的红色是由于大气中的化学反应造成的，与气态巨行星的其他淡色云层形成鲜明对比。

几个世纪以来，这个红斑一直吸引着科学家，部分原因是它的体积很大，即使使用小型望远镜也能看到。1665 年，卡西尼在与今天的大红斑相同的纬度发现了一个暗椭圆，并将其命名为"永久红斑"。直到 1831 年及以后，科学家们才再次在大红斑的同一纬度观测到一个清晰的椭圆形结构。鉴于历史上对木星星斑的观测时断时续，科学家们长期以来一直在争论今天的大红斑是否就是 17 世纪科学家们看到的那个大红斑。

17 世纪天文学家卡西尼的插图（a-c），与 2023 年埃里克-苏森巴赫拍摄的木星当前大红斑对比。资料来源：Sanchez-Lavega 等人 (2024)

在这项研究中，作者利用 1600 年代中期的历史资料，分析了随着时间的推移，光斑的大小、结构和位置的演变情况。

桑切斯-拉韦加说："翻阅伟大的天文学家让-多米尼克-卡西尼对木星及其永久亮点的记录和绘图，以及他在 17 世纪下半叶描述这一现象的文章，让我深受鼓舞和激励。在我们之前，其他人也对这些观测结果进行过探索，现在我们对结果进行了量化。"

研究报告称，1879年，大红斑的最长轴为3.9万公里（约2.42万英里），现在已经缩小到约1.4万公里（8700英里），同时变得更加圆润。自 20 世纪 70 年代以来，多项太空任务对这一气象现象进行了研究；最近，朱诺号上的仪器观测发现，大红斑很浅很薄，这对科学家探索大红斑的形成过程非常有用。

为了探索这个巨大漩涡是如何形成的，研究人员在超级计算机上使用了木星大气中薄漩涡行为的两种模型进行了数值模拟。该斑的形成可能是一场巨大的超级风暴的结果，类似于在木星的孪生行星土星上偶尔观测到的那些风暴；也可能是多个较小的漩涡合并的结果，这些漩涡是由相互平行但方向随纬度变化而交替的强烈风流所产生的风切变而形成的；还可能是由于风的不稳定性而产生了一个拉长的大气细胞，其形状与该斑相似。

结果表明，虽然在前两种情况下形成了反气旋，但其形状和动态特性与现在的大红斑不同。另一方面，产生风不稳定性的细胞可能产生了一个"原大红斑"，然后随着时间的推移逐渐缩小，形成了 19 世纪末观测到的紧凑而快速旋转的大红斑。

在木星上其他主要旋涡的形成过程中观察到的大型细长细胞支持了这一形成机制。

未来研究的目标是再现大红斑随时间缩小的现象，以阐明大红斑相对稳定的物理机制。研究人员还希望预测大红斑是否会像卡西尼永久黑点那样，在达到一定大小的极限时解体消失，还是会稳定在一定大小的极限上，从而可能持续更多年。

编译自/ScitechDaily