天文学家观察木星著名的反气旋“大红斑”至少150年,其大到足以吞没地球。不过每当哈勃太空望远镜近距离观察它时,总能发现新惊喜。

哈勃太空望远镜2023年12月至2024年3月90天内,对红色风暴新观测,显示大红斑并不像看起来稳定。最新数据显示大红斑就像果冻抖动,用哈勃拍摄的形象天文学家还剪出一支大红斑奇特行为的延时视频。

研究员表示,虽然早就知道大红斑经度运动会有些微变化,但没想到大小也会摆动,是以前没发现的现象。这是他们第一次适当拍摄大红斑,哈勃高分辨率让他们确定大红斑挤压和膨胀同时加速和减速。这非常出人意料,还没有流体动力学解释。

哈勃每年都会通过Amy Simon领导的Outer Planet Atmospheres Legacy program(OPAL)观测木星和其他系外行星,但这次观测专门只对大红斑。了解太阳系最大风暴的机制,可将地球飓风理论放到更广阔的宇宙背景,或许有助更理解其他恒星行星的气象。Simon团队用哈勃详细观察大红斑,包括大小、形状及微妙的颜色变化,仔细观察会发现很多大红斑每天都在变化,包括紫外观测,显示风暴的明显核心在摆动周期最大时最亮,这表示上层大气的雾霾吸收较少。

天文学家利用哈勃的数据,测量约90天(2023年12月到2024年3月)内大红斑的大小、形状、亮度、颜色及完整摆动周期的涡度,这段期间木星距离地球约3.91亿至5.12亿英里。数据显示大红斑并非如表面稳定,椭圆形会经历一次摆动,就像果冻抖动,但90天摆动原因尚不清楚。

大红斑加速和减速时,会对南北两侧风向喷流造成推力,类似三明治,夹太多馅料时,两侧面包中间会鼓起来。与海王星比较,海王星暗斑可在纬度自由漂移,因没有强大喷流固定在原地,但木星大红斑一直困在喷射气流间的南纬地区。

自十年前OPAL计划开始,团队发现大红斑在缩小,预测会持续缩小,直到变成稳定不太椭圆的形状。相对风场而言,纬度带已过满,一旦缩小到纬度带内,风就会真正固定大红斑。团队预测大红斑大小可能越来越稳定,但哈勃只观测到一次振荡周期。希望哈勃取得的高分辨率形象能识别木星其他参数,以显示振荡的根本原因。

论文发表在《The Planetary Science Journal》期刊。

(首图来源:NASA)