太阳系中最大的风暴可能没有我们想象的那么古老

木星的大红斑（GRS）是太阳系的标志性特征之一。这是一场自17世纪以来天文学家就观测到的巨大风暴。

然而，它的形成日期和寿命还有待商榷。我们一直都在看到同样的现象吗？

GRS是一个巨大的反气旋（逆时针旋转）风暴，比地球还大。它的风速超过400公里/小时（250英里/小时）。至少从19世纪，甚至更早的时候，人类就开始观察它了。它的历史，以及它是如何形成的，是一个谜。

最早的观测可能是在1632年，当时一个德国人阿伯特用他的望远镜观察木星。32年后，另一个观测者报告说看到GRS从东向西移动。然后，在1665年，乔瓦尼·卡西尼用望远镜观测了木星，并注意到在与GRS相同的纬度存在一场风暴。卡西尼和其他天文学家一直观测到1713年，并将其命名为永久点。

不幸的是，天文学家失去了对该地点的追踪。直到天文学家S.施瓦贝（S. Schwabe）观察到一个清晰的结构，大致呈椭圆形，位于与GRS相同的纬度，已有118年的时间没人看到GRS。

一些人认为那次观测是对当前GRS的第一次观测，风暴在同一纬度再次形成。但随着时间的推移，细节逐渐消失。关于早先的风暴及其与当前GRS的关系也存在疑问。

《地球物理研究快报》上的一项新研究将历史记录与GRS的计算机模拟结合起来，试图理解这种化学气象现象。它的标题是“木星大红斑的起源”，主要作者是Agustín Sánchez-Lavega。Sánchez-Lavega是西班牙毕尔巴鄂巴斯克大学的物理学教授。他也是该大学行星科学小组和应用物理系的负责人。

作者在论文中写道：“木星的大红斑（GRS）是所有太阳系行星中已知的最大、寿命最长的漩涡，但它的寿命存在争议，它的形成机制仍然不为人知。”

“从尺寸和运动的测量中，我们推断，目前的GRS极不可能是乔瓦尼·卡西尼观测到的PS。PS可能在18世纪中期到19世纪之间的某个时候消失了，在这种情况下，我们可以说红斑的寿命现在至少超过190年，”首席作者Sánchez-Lavega说。

1879年，GRS的长度为3.9万公里，从那以后缩短到1.4万公里。它也变得更圆润了。

历史记录是宝贵的，但我们现在有不同的工具可供使用。太空望远镜和宇宙飞船以乔瓦尼·卡西尼和其他人无法想象的方式研究了GRS。1979年，美国宇航局的旅行者1号首次拍摄到GRS的详细图像，当时它距离木星刚刚超过900万公里。

自旅行者号拍摄图像以来，伽利略号和朱诺号航天器都对GRS进行了拍摄。特别是朱诺号，它为我们提供了关于木星和GRS的更详细的图像和数据。它从距离木星表面仅8000公里的地方拍摄了这颗行星的图像。朱诺号用它的朱诺相机拍摄了木星的原始图像，美国宇航局邀请任何人对这些图像进行处理，从而产生了各种各样的GRS的艺术图像。

朱诺号还测量了GRS的深度，这是之前的努力无法实现的。

最近，“朱诺号在木星轨道上的各种仪器显示，与水平尺寸相比，GRS是浅而薄的，因为垂直尺寸约为500公里长，”Sánchez-Lavega解释说。

木星的大气层包含了在不同纬度方向相反的风。GRS以北的风向为西风，风速可达每小时180公里。在GRS以南，风向相反，风速为150公里/小时。这些风产生了强大的风切变，形成了漩涡。

在他们的超级计算机模拟中，研究人员检查了在这些情况下可能产生GRS的不同力。他们认为这是一场巨大的超级风暴的爆发，就像土星上发生的那种，尽管很少发生。

他们还研究了由风切变产生的小漩涡的现象，这些小漩涡合并在一起形成了GRS。这两次都产生了反气旋风暴，但它们的形状和其他特性与目前的GRS不匹配。

研究人员在论文中写道：“从这些模拟中，我们得出结论，超级风暴和合并机制，尽管它们产生了一个反气旋，但不太可能形成GRS。”

作者还指出，如果这两种情况发生了，我们应该已经看到了。

“我们还认为，如果这些不寻常的现象之一发生了，它或它在大气中的后果一定是当时的天文学家观察到并报告的，”Sánchez-Lavega说。

然而，其他模拟被证明更准确地再现了GRS。众所周知，木星的风具有被称为南热带扰动（STrD）的不稳定性。当研究人员对STrD进行超级计算机模拟时，他们创造了一个与GRS非常相似的反气旋风暴。STrD捕获了该地区不同的风，并像GRS一样将它们困在一个细长的壳中。

作者写道：“因此，我们提出，GRS是由一个由STrD产生的长区域产生的，当它收缩时，它获得了一致性和致密性。”

模拟表明，随着时间的推移，GRS会随着收缩而旋转得更快，变得更加连贯和紧凑，直到细长的区域更接近当前的GRS。由于这就是GRS现在的样子，研究人员确定了这个解释。

这一过程可能始于19世纪中期，当时GRS比现在大得多。由此得出的结论是，GRS只有大约150年的历史。