听着,赛车迷们!最内侧的车道不再具有速度优势。在木星的大红斑中,一场已经翻滚了几个世纪的风暴,目前其“外车道”的速度比内车道的速度要快——而且还在继续加速。
通过分析长期数据,研究人员发现,从2009年到2020年,外圈风力增加了8%。就像一个前进中的赛车手,木星大红斑最外层“车道”上的风正在加速——这一发现只有通过NASA的哈勃太空望远镜才能实现,该望远镜已经监测了木星十多年。就像太阳系中行星的“风暴观察者”。
研究人员分析了哈勃的定期“风暴报告”,发现风暴边界处(即所谓的高速环)的平均风速,一直在持续增加。相比之下,红斑最内部区域附近的风移动得更慢,就像有人在一个阳光明媚的周日下午懒洋洋地巡航。
巨大风暴的深红色云层以超过400英里每小时的速度逆时针旋转,漩涡比地球本身还要大。这个红斑之所以具有传奇色彩,部分原因是人类已经观察它超过150年了。
“当我最初看到结果时,我问‘这有意义吗?’”加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的迈克尔·王(Michael Wong)领导了这项发表在《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)上的分析报告,他说:“以前没人见过这种情况。”“但这是只有哈勃才能做到的。哈勃长期和持续的观测使这一发现成为可能。”
我们使用地球轨道卫星和飞机实时密切跟踪地球上的大风暴。“由于我们在木星上没有风暴追逐飞机,我们无法持续地在现场测量风,”NASA戈达德太空飞行中心(位于马里兰州格林贝尔特)的艾米·西蒙(Amy Simon)解释说,“哈勃望远镜是唯一一种具有时间覆盖和空间分辨率的望远镜,可以捕捉木星风的细节。”
他们利用哈勃望远镜测量的风速变化相当于每年不到1.6英里/小时。“我们谈论的是一个如此细小的变化,如果没有哈勃11年的数据,这是不可能的。”西蒙说,“有了哈勃,我们就有了确定变化趋势所需的精确度。”哈勃的持续监测使研究人员能够在不断增加数据的同时非常精确地重新访问和分析数据。哈勃能在风暴中发现的最小特征只有105英里宽,大约是罗德岛州长度的两倍。
“我们发现,在过去十年里,大红斑的平均风速略有增加,”王补充说。“有一个例子,我们对二维风图的分析发现2017年发生了突变,当时附近有一场大型对流风暴。”
为了更好地分析哈勃丰富的数据,王采用了一种新的数据分析方法。每次哈勃观测到木星时,他都会用软件追踪数万到数十万个风矢量(方向和速度)。“它给了我一套更加一致的速度测量数据,”王解释说。“我还进行了一系列统计测试,以确认是否有理由称这是风速的增加。”
速度的增加意味着什么?“这很难判断,因为哈勃看不到风暴的底部。我们还没有云顶下面的任何数据。”黄解释说,“但这是一个有趣的数据,可以帮助我们理解是什么推动了大红点,以及它是如何维持能量的。”要完全理解它还有很多工作要做。
自19世纪70年代以来,天文学家一直在研究这个太阳系风暴之王。大红斑是木星内部物质上涌形成的。如果从侧面观察,风暴会有一个分层的婚礼蛋糕结构,中心的高云层层层叠叠地向下延伸到它的外层。天文学家注意到,在一个多世纪的观测中,它的尺寸正在缩小,变得更像圆形而不是椭圆形。目前的直径是1万英里,仍然足以把地球装进去。
除了观察到这一传说中的、长期存在的风暴外,研究人员还观察到其他行星上的风暴,包括海王星,它们往往会穿过行星表面,并在短短几年时间内消失。这样的研究不仅能帮助科学家了解单个行星,还能得出驱动和维持行星风暴的基本物理原理的结论。
支持这项研究的大部分数据来自哈勃的“外行星大气遗产”(OPAL)项目,该项目每年提供哈勃望远镜对外行星的信息视图,使天文学家能够研究行星的风暴、风云变化。
(独家编译:科幻世界)
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