木星大红斑是晒伤，不是“羞红脸”
木星大红斑是晒伤，不是“羞红脸”
根据卡西尼探测器的观测数据，天文学家认为木星大红斑的颜色是简单化合物在阳光照片下分解的结果，而非这个大气旋从木星内部翻上来的物质。图片来源：NASA/JPL-Caltech/SpaceScienceInstitute
木星大红斑的红色，很可能来自木星高层大气中被阳光分解的简单化合物，这是对美国航空航天局（NASA）卡西尼任务发回的数据进行最新分析后得出的结论。这一结果与有关大红斑颜色起源的其他主流理论相反——后者认为，红色化合物来自于木星的云层之下。
本周，在美国亚历桑那图森市召开的美国天文学会行星科学分部会议上，NASA喷气推进实验室（JPL）卡西尼团队的科学家凯文·贝恩斯（KevinBaines）介绍了他们的这一成果。贝恩斯及其同事，同在JPL工作的鲍勃·卡尔森（BobCarlson）和汤姆·莫马里（TomMomary），利用卡西尼探测器2000年12月飞掠木星时发回的数据，再结合他们在实验室里进行的实验，得出了这样的结论。
在实验室里，这些科学家用紫外线照射氨气和乙炔这两种已知存在于木星上的化合物，以模拟阳光对大红斑极高空云层里这两种物质的影响。结果，实验中产生了某种红色物质。接着，这些科学家又对比了卡西尼探测器上的光学及红外绘图光谱仪（VIMS）对大红斑的观测数据。他们发现，他们在实验室里得到的那种红色化合物的光散射特性，与他们根据观测数据建立的一个大红斑模型完好吻合——在这个模型里，这种红色物质仅存在于大红斑这一巨型气旋结构的最顶层。
“我们的模型指出，在红色物质构成的最上层云层之下，大红斑的绝大部分实际上是无色的。”贝恩斯说，“在红色的‘晒伤’之下，云层大概是白色或者灰色的。”红色物质仅限于云层顶部，这与其他理论相矛盾。其他主流理论断定，大红斑的红色源自于翻涌上来的可见云层内部物质。如果红色物质是从下面翻上来的，那么在其他高度也应该存在这些物质，会让大红斑变得更红才对。
木星几乎完全由氢和氦构成，只含有少量其他元素。科学家有兴趣弄清楚导致木星云层发红的元素组合，因为这能够给这颗气态巨行星的化学构成提供有用的线索。
贝恩斯及其同事本来想要确定，大红斑的颜色会不会是更复杂的分子在阳光下分解的结果。这种分子是氢硫化铵（ammoniumhydrosulfide），构成了木星的一个主要云层。他们很快发现，在实验室里分解这种分子得到的物质并非红色，而是浅绿色的。这一结果令这些科学家吃惊，也促使他们开始尝试氨气和木星高层云层中常见碳氢化合物的简单组合。结果，氨气和乙炔在紫外线下分解的产物，与卡西尼的观测数据符合得最好。
大红斑是木星大气中一个已经持续了很久的风暴，宽度相当于2个地球直径。木星拥有3个主要云层，分别占据着木星大气中特定的高度，从高到低依次是氨云、氢硫化铵云和水蒸气云。
至于这种明显的红色为什么只出现在大红斑和木星上其他一些较小的斑块上，这些科学家认为，高度在其中扮演着重要角色。“大红斑非常高，”贝恩斯说，“它的高度要比木星上其他地方的云层都高得多。”
研究团队认为，正是大红斑的高度使它能够变成红色。大红斑中的风把氨冰颗粒带到大气中比以往更高的高度，暴露在那里更加强烈得多的阳光紫外线中。此外，大红斑的气旋本质也圈禁了这些颗粒，使得它们无法逃散开来。这些因素使得大红斑的云层顶部变得越来越红。
木星的其他区域颜色不一，有橙色、棕色，甚至还有些偏红的颜色。贝恩斯说，这些地方的高空云层要薄得多，因此我们能够看到存在于大气更深处、颜色也更丰富的其他物质。（编辑：Steed）
编译来源JPL官网Jupiter'sRedSpotisLikelyaSunburn,NotaBlush