木星的大红斑是太阳系中最著名、最壮观的景象之一。这个斑点比地球的直径还宽，是一个时速高达 400 公里的巨大风暴涡旋。它的红色可能来自其上层大气中形成的复杂有机分子，尽管没有人确切知道。
1665 年，意大利天文学家乔瓦尼·卡西尼 (Giovanni Cassini) 可能首次看到了这个斑点，并在他 1712 年去世前一直观测它。但在那之后，发生了一些奇怪的事情：这个斑点消失了，并在一个多世纪里再未出现，尽管当时一些顶尖天文学家，如查尔斯·梅西耶 (Charles Messier) 和威廉·赫歇尔 (William Herschel) 进行了观测。然后，在 1831 年，它重新出现，并从此被从地球和各种航天器上详细研究。
这一个世纪的空白引发了一个有趣的问题。一些天文学家认为，卡西尼根本没有看到大红斑，而是看到了其他大气风暴，这些风暴在他去世后不久就消散了。他们说，我们今天看到的这个斑点是后来形成的。然而，要弄清楚这个推测的真相一直很困难。
找不同
直到现在。西班牙毕尔巴鄂巴斯克大学的 Agustín Sánchez-Lavega 和他的同事们说，他们通过模拟大红斑的演变过程，终于解决了这个谜团。这也揭示了它最初是如何形成的。
该团队首先重新审视了卡西尼绘制的关于他发现的斑点以及后来其他人绘制的图画。卡西尼的斑点不是大红斑的最明显证据是，赫歇尔、梅西耶、施罗德等人的图画在同一纬度上没有记录下任何类似的东西。“如果（卡西尼的斑点）存在，当时的天文学家没有报道（卡西尼的斑点）的话，那将是令人惊讶的，”Sánchez-Lavega 和同事们说。
接下来，他们考察了卡西尼斑点的特征，并表示它比 1873 年的大红斑要小 2-3 倍。如果这是同一个物体，那么卡西尼的斑点直径必须在 166 年间以每年 160 公里的速度增长。
“这是极不可能的，”Sánchez-Lavega 和他的同事们说，并指出这种增长在木星的涡旋中从未被观察到。
更重要的是，大红斑并没有增长，反而一直在缩小，尤其是在 2010 年之后。今天，它的大小与卡西尼观察到的斑点差不多。
所有这些都使得卡西尼的斑点很可能是大红斑的说法非常不可能。相反，该团队表示，卡西尼的斑点一定已经消散，而大红斑一定是在卡西尼去世后的一个世纪里形成的。但它是如何形成的呢？
天文学家们已经确定了三种形成机制。第一种是，这个斑点是由一个“超级风暴”形成的，就像地球上的风暴一样——由大气内部上升的充满能量的湿空气对流细胞形成旋转涡旋。
汹涌的涡旋
Sánchez-Lavega 和同事们说，有各种历史例子表明了这种机制，例如至今仍在肆虐的大白斑的起源。
但是，当团队以这种方式模拟大红斑的形成时，它比 1831 年观测到的要小得多。模拟的斑点也形成了不切实际的椭圆形，并且旋转速度更快。
第二种形成机制是，两个或多个反气旋合并成一个更大的反气旋。同样，天文学家们已经在木星上观察到了一些例子。
然而，Sánchez-Lavega 和同事们说，模拟表明这需要反气旋至少和今天的大红斑一样大，而且没有证据表明在 1831 年之前木星上存在这样的反气旋。
这就只剩下第三种也是最后一种形成机制了，那就是这个斑点是由木星上以不同速度运行的相邻风带之间的相互作用形成的。它将开始是一个细长的旋转细胞，然后逐渐演变。
在这种情况下，模拟结果与大红斑的历史观测结果大致吻合。在 1831 年，这个斑点相当细长，并且此后变得更加紧凑和椭圆。“因此，我们提出大红斑是从一个长形的细胞产生的，当它收缩时，它获得了连贯性和紧凑性，”Sánchez-Lavega 和同事们说。这使得这个斑点大约有 200 年的历史。
这项令人着迷的工作终于解开了大红斑及其形成之谜，至少是其中的一部分。卡西尼一定会赞同的！
参考：木星大红斑的起源：arxiv.org/abs/2406.13222
