木星的风暴之谜

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所属分类:百科知识2010年

那景色是超自然的,闪电不断,暴雨倾盆,高达48千米的塔状云团一面翻滚聚集,变幻无常,一面被时速160千米的风驱赶着在天空狂奔,那云团比地球上的高3倍,闪电的强度是地球上的近10倍,雷暴的范围超过960平方千米。不错,这里不是地球,欢迎你来到了木星。

  木星只是一团气体,你没有一寸落脚的地方,所以你只能不停地往下坠,往下坠,没完没了……1995年7月13日,“伽利略”号木星探测器释放了一个子探测器,这枚子探测器于12月8日一头扎进了木星大气层中。从它发回的数据中,人们知道了它在木星上的遭遇。在离木星云层5万千米的地方,它发现了强烈的辐射带,然后是云层,在云层的下方,它遇到了极强烈的风,风速达到每秒150米。这枚探测器发回了57分钟的探测数据,深入木星大气层160千米。在那以后,它继续向木星的深处坠落,最终化为木星的一部分。

  木星的绝大部分是气体,其中约90%为氢,10%为氦,还有一些氨和甲烷等。气体的下面被认为是液态的氢和氦。2008年,美国科学家布克哈德·米利泽和他的同事通过模拟证实,木星的中心是一个岩质的核,其大小超过以前认为的两倍,外面包着一层甲烷和氨形成的冰层,岩核的正中心是一个金属球,由铁和镍组成。

  

  “大红斑”的发现

  

  在某些晴朗的夜晚,假若你有一架好一点的天文望远镜,你便能欣赏到美丽的木星,它看上去像一只彩绘的盘子,上面有与赤道平行的白色、黄色和红褐色的条纹和暗红色的斑块,最大的斑块叫“大红斑”,它位于木星的南半球,有好几个地球大,自1665年天文学家卡西尼描述了它的存在以来,它便一直在那里。现在我们知道,那些条纹是木星稠密的云系,而暗红色的斑块则是木星上超大规模的气旋。1665年,卡西尼还通过追踪木星上相对固定的移动标志测算了木星的自转周期,他发现木星自转得很快,自转一圈不到10小时。今天的精确测量表明,木星自转的周期是9小时50分。观察者注意到这颗星球的形状有点扁,这便是由木星的高速自转造成的,由于自转的速度高,木星出现了赤道区域隆起而两极之处扁平的现象。

  木星是如此之大,你可以在它的肚子里装进1300个地球,而木星表面上那些条纹和斑块则表明它上面的气体运动十分剧烈,那里一刻不停地在发生着剧烈的风暴。那些风暴是怎样的?和地球上的风暴有什么不同呢?

  

  风暴永不停息

  

  为了探索木星风暴的细节,科学家仔细研究了大红斑西部的一个地区,它位于木星的南赤道带。科学家们发现,这里的风暴很像地球上的“中尺度对流复合体”,即产生在地球上中纬度地区的一种活跃的中尺度对流系统,很多突发性的暴雨和洪水都与这种系统有关。在地球上,太阳的热量驱动了“中尺度对流复合体”,它覆盖了辽阔的地区,持续的时间达几小时甚至几天,并且带来强烈的降雨。

  然而,木星离太阳很远,接受到的太阳光非常少,阳光不可能驱动木星上如此剧烈的风暴,那么它的热量来自哪里呢?20世纪70年代,“先驱者”号系列探测器飞掠木星,它们首先发现,木星具有自己的内部热源,因为探测器测出木星的辐射量大于它所接收到的太阳辐射量,这一发现为了解木星的大气运动提供了重要依据。

  木星内部的热量产生于它形成的时候,并在随后的岁月里被持续不断地释放出来。正是这些热量驱动了木星上蔚为壮观的风暴系统,那些巨大的风暴通常可以持续12小时,甚至几个地球日,并且给广阔的地区带来猛烈的降雨。

  在地球上,“中尺度对流复合体”总是伴随着闪电,这种景象时常被邀游于太空的航天飞机观测到,那么在木星上,其风暴系统中是否也存在闪电呢?回答是肯定的,虽然“伽利略”号上的仪器未能直接测到木星白天的闪电,但一旦风暴进入黑夜的区域,天文学家们便能看到闪电的存在,他们测到的木星闪电比地球上的大好多倍。

  木星上的风暴不仅雄伟壮观,而且还对整个木星气候系统的循环起着推动的作用:风暴不断发展壮大,然后降雨,雨滴在抵达木星核前被蒸发,又以蒸汽的形式再度上升并孕育下一轮的风暴……由此循环往复,永无休止。

  

  红斑的“演义”

  

  尽管人类的探测器对木星进行过多次访问,对木星的大气现象进行过反复的观测,但木星大气的谜团依然没有最终解开,相反,疑惑反而越来越多了。17世纪,人类开始持续地观测木星的“大红斑”,研究显示,这个“大红斑”是木星大气中一片压力非常高的反气旋构造,它处于快速的旋转之中,平均每6个地球日旋转一周。几百年来,“大红斑”虽然始终没有消失,但和当初比起来,现在的大红斑已经缩小了一半,其东西长为2.5万~4万千米,南北宽为1.2万~1.4万千米。

  大红斑的颜色是一个谜。有人认为,它的红色来自于木星大气中的硫化物,但今年3月,科学家宣布说,他们动用南方天文台的甚大望远镜拍摄了大红斑的热成像图,结果显示,大红斑的颜色变化很有可能与环境变化存在着密切的关系。研究还显示,大红斑的内部存在着复杂的天气和温度变化,它的结构很可能比以前认为的要复杂得多,其中最红的部分是风暴系统中的热核。

  2000年,人们在赤道附近又发现了一个新斑块,但颜色为白色。2006年,这个斑块演变成红色,它只有“大红斑”一半大小,成了和“大红斑”相对应的“小红斑”。2008年5月,哈勃太空望远镜又发现了第三个斑块,大小只有“小红斑”的一半。开始的时候,这个斑块也是白的,后来渐渐演变成红色。

  观测显示,木星上的斑纹和斑块正在发生着变化,一方面,它带状条纹的白色区域正在慢慢地变成褐色,而原来褐色区域的颜色却交得越来越淡;另一方面,木星“小红斑”的运动速度和规模正在提升,而“大红斑”则在逐渐地缩小,科学家推测,这个至少持续了300多年的反气旋风暴的规模有可能最终被“小红斑”所超越。这些现象都表明,木星正在经历一次剧烈的大气变化。

  对于木星,科学家们将展开新一轮的探测,一艘名为“朱诺”的探测器将于2011年8月飞往木星,并在2016年抵达木星。它将在木星轨道上对这颗气体巨行星的形成、进化和结构进行广泛的研究,相信木星上的风暴之谜也会得到进一步的解释。

  至于上文提到的“第三个红斑”,它只存在了很短的时间,它曾一度向“大红斑”移动,并试图从“大红斑”和“小红斑”中间穿过。但不幸的是,它停在了这两个红斑的中间。2008年7月3日前后,它终于和它们发生了相撞,结果遭到了解体,只留下了一些碎片,这应该是太阳系中的一个富有戏剧性的事件吧!(文章代码:101512)

  

  [责任编辑]庞云

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