为什么木星有大红斑（木星大红斑告诉你）

太阳系最著名的风暴气旋“大红斑”（Great Red Spot）可能以声波的形式对其上方的大气进行加热，其实这种现象在地球的某些山区也有出现。

研究发现，这块“大红斑”似乎对其上方的大气产生了加热作用。

供图：NASA

撰文：Nadia Drake

木星“大红斑”的上空，雷暴不停的咆哮舞动，其温度至少有1300摄氏度，比地球上最热的岩浆还要高。

该研究报道的作者、来自波士顿大学的James O’Donoghue说道：“据我所知，这片区域是整个木星高层大气中温度最高的。”

但“大红斑”到底是如何加热其上方的大气，这一直是个未解之谜。如今，科学家们在《自然》期刊（Nature）上表明，那些湍流的风暴会产生声波，并向上传播，加热大气。

相关的观测结果有助于解决这一由来已久的行星科学难题。

多年来科学界始终质疑，外行星大气温度的测量值实在太高了，仅凭太阳辐射的作用难以解释。例如木星，理论上太阳辐射只能把外层大气加热到26摄氏度。

但实际上却有420摄氏度到720摄氏度之高，比科学家的预测值高出太多太多。即使考虑木星磅礴极光对两级的加热作用，科学家仍对木星“整体燥热”的现象束手无策。

O’Donoghue介绍道：“这种现象在上世纪70年代就发现了，而且在土星、天王星和海王星上也有，所以我们把它称作‘能源危机’（energy crisis）。”

一大波声波

通过NASA在夏威夷安置的红外望远镜观察到，一个强大的热源像“熔炉”一样恰好位于“大红斑”中心。众所周知的是，面积大过地球表面积的“大红斑”已兴风作浪数百年之久。

木星大气中的氢元素会以H3 的特殊形式存在，O’Donoghue及其同事对此进行了观测。

根据该离子所释放的红外光的相对强度，他们可以计算出其周围气体的温度。例如“大红斑”上方800公里处，面包完全可以现烤现卖。

该团队推测，热源范围内的雷暴会放出声波，通过震荡气体的方式加热高层大气。

然而，仅凭“大红斑”的威力尚不足以加热整个木星，也就是说木星整体高温的迷局仍无法破解。但O’Donoghue认为，该发现至少能暗示，遍布木星表面的小型雷暴和大气湍流或许是该迷局的原因之一。

高山之上

该观测结果也标志着，仪器的敏感度首次足以解决木星上的单个高温区域，同时也更有助于解决地球上的类似难题。

“木星就像是极端物理学的巨型实验室，” O’Donoghue笑道，“木星帮助我们了解风暴与高层大气间的相互作用，当其规模缩小到地球上时就难以测量了。”

尽管地球上的大型山脉相对于木星来说只是沧海一粟，而且雷暴也是短暂的，规模远不及“大红斑”那么辽阔，但也可能发生类似于木星上的加热现象。例如狂风掠过重山时，可能产生能加热其上方空气的声波。

“我们曾在安第斯山脉的东部观测到类似的微热区域，”来自安柏瑞德航空航天大学的Michael Hickey提到，“另外在阿尔卑斯山脉和喜马拉雅山脉也很可能出现类似的现象。”

NASA戈达德太空飞行中心的Amy Simon认为，O’Donoghue团队发现的现象和机制探索非常有趣，但测量温度时必须格外谨慎，H3 释放的信号具有极高的欺骗性，研究人员应该尽可能采用更高分辨率的数据。

O’Donoghue对此表示同意，并介绍他们正积极分析今年早些时候采集到的数据。至少目前看来，“大红斑”确实是个闷热无比的区域。

O’Donoghue笑道：“如果‘大红斑’上方正如我们所测算的那么炎热，或许是个捕捉喷火龙小精灵的理想地哦。”

（译者：清泉石上流）