科学家预言即将消失的大红斑为何还在？

就体积和质量而言，木星是太阳系行星的“巨无霸”。尽管许多探测器已经飞过木星，这颗油画般的气体行星仍然笼罩在神秘的层层阴影中。

除了令人惊叹的红白条纹，大红斑在木星上尤其引人注目。根据朱诺号木星探测器传回的照片，大红斑是椭圆形的，就像嵌在木星大气云带之间的一块巨大的宝石。

大红斑就像木星的胎记。自从天文学家卡西尼在1665年发现大红斑以来，人类已经知道大红斑300多年了，人类对大红斑的连续观测已经有100多年的历史了。根据历史观察数据，大红斑正在缩小，它的形状越来越圆，它的颜色随着时间而变化。

面对大红斑的变化，一些学者认为大红斑最终会消失。这是真的吗？

多彩的反气旋风暴

在此之前，我们必须首先找出什么是大红斑。

木星就像一颗被彩虹带环绕的行星，彩虹带是由木星上氨冰云的厚度和高度的差异造成的，也与大气压力的差异有关。如果木星被视为一个调色板，它的“颜料”将随着木星的旋转而流动，并且每时每刻都在变化，从而创造出一幅独特的画。

在这幅油画中，大红斑是独特而耀眼的。它呈椭圆形，东西长约2.6×104公里，南北宽约1.2×104公里，位于木星赤道以南约22度。数据显示，大红斑最初的覆盖范围足以吞噬2-3个地球。

木星也被称为风暴花园，因为表面有巨大的风暴和湍流。大红斑是一个强烈的反气旋(高压)风暴。风暴以逆时针方向高速旋转，在大约六个地球日内完成一个圆圈。它的颜色有时是明亮的，明亮的，鲜红的；有时它会变得更浅，粉红色，甚至完全褪色。

这场独特的风暴是如何发生的？

“大红斑像木星表面的其他旋涡一样，是由木星内部到外部的热流驱动的，并且是在强大的地转偏转力(科里奥利力)下形成的。但是它们进入木星的旋涡强度和深度是不同的。”中国科学院上海天文台的研究员孔大力告诉《科学日报》，大红斑与木星的内部热流有关。

木星有红点和白点。这两者有什么区别？孔大力解释说，由于大红斑的高风速，整个涡旋可能向下“扎根”数百公里，所以它的存在是相对稳定的。另一方面，木星上的许多其他白点风速相对较低，存在于高层大气中，还没有向下延伸太多。

"木星上的红色和白色区域反映了温度的差异."孔大力说，“白色区域的温度相对较低，氨等成分将以冰晶的形式存在，所以反照率相对较强，呈白色；红色区域温度较高，以气体形式存在，因此反照率降低，颜色变暗变红。”

有些人开玩笑说，试图理解木星内部的热流会产生白色斑点还是红色斑点，就像试图预测奶油倒入一杯热咖啡时会产生什么样的图案一样困难。

红云剥落可能是一种自然状态。

时间飞逝，容颜衰老，大红斑在时间的流逝中悄然改变。

100年前，大红斑的直径约为40，000公里，但现在只有那时的一半。天文学家称，在过去10年左右的时间里，大红斑已经失去了15%的总面积。按照这个速度，到2040年椭圆形红斑可能会变圆。

面对大红斑“瘦身”和变圆的趋势，一些研究者提出了问题:大红斑会消失吗？那些相信大红斑将会消失的人指出，木星大气中的一些未知活动可能正在消耗大红斑的能量，使它越来越小。

根据之前返回的大红斑照片，科学家发现大红斑上有红色物质剥落。2019年春天，一些观察者还拍下了大红斑“撕掉”红色“薄片”的照片。一些人推测这是大红斑消失的迹象。

然而，根据加州大学伯克利分校的菲利普·马库斯所说，大红斑本身被云层覆盖。这种剥落现象是漩涡的自然状态，不是大红斑死亡的迹象。

“红云散裂可以理解为一团温度更高的气体离开大红斑。最近观察到的红云剥落应该是正常涡旋相互作用的结果。”孔大力还说，大红斑是一个反气旋。当一个小气旋接近它时，它会导致大红斑的一些外围部分离开大红斑，“这样的遭遇和冲击可能会频繁发生。”

哈佛大学地球和行星科学系的博士后研究员哈桑扎德说，许多因素可能会削弱大红斑。例如，大红斑本身向外辐射热量，它周围的小漩涡也会影响大红斑。

其他研究人员指出，大红斑通过吞并周围的漩涡获得能量并延长其寿命。美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的艾米·西蒙曾经说过，一些非常小的漩涡正在融入大红斑。西蒙认为这些小漩涡可能是导致大红斑内部动力和能量变化的因素。

孔达利坦率地承认，大红斑本身的规模比其他涡旋大得多。普通涡旋对大红斑的影响很难从根本上改变大红斑的动态性质和形态。哈桑扎德还认为，大红斑对小漩涡的吞并不足以解释大红斑为何能存活如此之久。

垂直涡流或关键因素

事实上，天文学家不确定大红斑是暂时的还是永久的。

“根据目前的理论，大红斑可能早就消失了。然而，它已经存在了数百年。”哈桑扎德说。

为了探索大红斑长寿的奥秘，哈桑扎德和马库斯建立了自己的模型。与其他模型不同，它们的模型完全是三维的，并且具有高分辨率。最重要的是，与大多数只关注水平流动涡流的模型不同，马库斯团队的模型在模型构建中包含了垂直流动涡流。

哈桑扎德说:“过去，一些研究人员忽略垂直涡流，因为它不重要，或者使用更简单的方程，因为它太难建模。”

后来，他们发现垂直漩涡可能是揭开大红斑长寿之谜的关键。当大红斑失去能量时，垂直涡流上方的热气和下方的冷气将流向中心，以恢复部分失去的能量。

哈桑扎德认为，一个类似的垂直涡流可以用来解释为什么直布罗陀海峡附近的海流涡流可以持续几年，即垂直流将营养物质输送到海洋表面，然后在海洋生态系统中发挥作用。

尽管有大量图像证据证明大红斑正在逐渐缩小。但是研究人员表示，没有直接证据表明大红斑漩涡本身的大小或强度已经发生了变化。

"大红斑是否会消失是一个难以回答的问题."孔强调:“大红斑是由内部热流驱动的，其消失的根本原因是全球内部热流的变化。然而，这种变化是由木星深部流体运动的变化引起的，这可能需要很长时间。”

“影响大红斑的另一种情况是漩涡之间的相互作用。所谓的大红斑中红色物质的脱落是由于附近涡流的影响。然而，从现有的理论分析和数值模拟来看，大红斑与其他涡旋相互作用时相对稳定。”孔强调，大红斑最终是否会消失，仍取决于驱动大红斑的根本因素，即内部热流。

值得一提的是，以前对大红斑的地面观测仅限于颜色、形状和位置的变化。自从先驱者10号和11号以及航海家1号和2号飞越木星并获得近距离观测数据后，分析大红斑的精细结构就成为可能。研究人员还希望哈勃太空望远镜能够帮助揭开更多木星的秘密。