大紅斑的橙紅色一直使人困惑不解。有人推測是大紅斑中上升氣流形成的雲中放電現象。為此,美國馬裏蘭大學的一位名叫波南貝羅麥的博士做了一個有趣的實驗。他在一隻長頸瓶中放上木星大氣中存在的一些氣體,如甲烷、氨、氫等,對這些氣體施加電火花作用,結果發現原先無色的氣體變成雲狀物,一種淡紅色的物質沉澱在瓶壁上。這個實驗為人們解開大紅斑顏色之謎似乎提供了某種有益的啟示。相當一部分天文學家認為,磷化物可以說明大紅斑的顏色。
自從卡西尼發現大紅斑以來,到今天已有300多年了,它為什麼能持續如此長的時間而不消散呢?有人認為木星的大氣又密又厚是大紅斑長壽的主要原因,但這隻是一種推測。
大紅斑和木星上其他卵形結構的長壽,主要包含兩個問題:一個是這些斑狀結構必定是穩定的,不然它們隻能存在幾天;另一個就是能源問題,一個穩定渦流如果沒有能源來維持,就會很快下沉。
關於能源問題,天文學家提出了一係列模型。“旋風”模型推論說,像大紅斑這種卵形結構是巨形對流槽,它們從下麵的凝聚氣體中提取能量。“切變不穩定性”模型認為,它們從處於其中的區域性股流內抽取能量。還有一種模型,假設它們從較小的、由浮力驅動的渦流中獲取能量。再有,就是設想大型卵形結構通過吸收小型渦流來得到能量。此外,還有孤立波理論等等,但爭議都很大。要想形成正確的理論模型,看來還要對“旅行者”的資料作進一步的分析、研究,並最好能對木星大氣再作一次深入的實地考察。
伽利略是世界第一架天文望遠鏡的發明者和4顆木星衛星的發現者。
1989年,美國宇航局發射了以他的名字命名的一個木星探測器,預定在1995年12月抵達木星。據說,它是迄今發射的最複雜、最先進的行星探測器。
科學家賦予“伽利略”探測器三項使命:(1)探測木星大氣層,包括化學組成、同位素比例、木星大氣層垂直結構的輪廓圖;木星大氣層溫度、壓力輪廓圖;木星雲層的位置和結構;大氣輻射能的平衡;木星閃電的出現頻率及其特征等資料。(2)木星的衛星情況,提供木星係形成與演化的研究資料。(3)了解木星磁層結構的特征。
為了完成這幾項科學考察任務,“伽利略”探測器由木星軌道器和木星大氣層探測器兩部分組成。後者是為深入木星大氣層考察而設置的,它將在到達木星之前5小時與軌道器分開,然後在木星的巨大引力作用下,出入木星赤道附近的大氣層進行探測,考察一些表征大氣性質的要素,如大氣層的溫度、壓力、大氣結構等。它還將通過大氣中氨冰雲、氫硫銨雲和水冰雲,進入大氣深處探測。限於觀測條件,它隻能工作一個小時,取得資料後發給繞木星運行的軌道器,然後由軌道器轉發回地球。
在子探測器考察木星大氣的同時,軌道器對木星本體磁層和4顆伽利略衛星進行測量。
“伽利略”探測器果然不負眾望,圓滿完成各項考察任務,為揭示木星大大小小的謎提供第一手資料,為提高和深化人們對木星大紅斑、大氣、木星本體,乃至整個木星係的認識,作出曆史性貢獻。
“候補”的太陽
木星難道僅僅是顆行星嗎?為什麼不能把它看做是顆未來的恒星,看做是正在向恒星方向發展的天體呢?讀者也許會驚訝:這樣提問題是否太荒唐了?20世紀80年代初,前蘇聯科學家蘇切科夫提出木星也許是顆正在發展中的恒星這種新見解之後,遭到了不少非議。但是,蘇切科夫的意見也並非毫無依據的“空中樓閣”。他的主要觀點是:木星內部在進行熱核反應,有自己的熱核能源,應該歸到“能自己發熱、發光”的恒星類天體裏去。
事情真是那樣子嗎?
木星離太陽比地球遠得多,它接受到的太陽輻射也少得多,表麵溫度理所當然要低得多。根據計算得出的結果,木星表麵溫度應該是-168℃。可是,地麵觀測得出來的溫度是-139℃,與計算值相差近30℃,這無論如何不可能是由誤差造成的。讓探測器在木星附近進行測量,準確程度應更高些。“先驅者11號”於1974年12月飛掠木星時,測得的木星表麵溫度為-148℃,仍比理論值高出不少,說明木星有自己的內部熱源。
對木星進行紅外線測量也反映出類似的情況。如果木星內部沒有熱源,它吸收到的熱量和支出的應該達到平衡,地球和水星等類的行星的情況正是這樣。木星卻不然,它是支大於入,約大1.5—2.0倍,這超支的能量從哪裏來呢?很明顯,隻能由它自己內部的熱源予以補給。