人类刚刚获得了有史以来木星大红斑的最佳观测图，这场风暴大到足以吞噬整个地球，已经在气态巨行星的大气层中肆虐了数个世纪。
美国宇航局篮球场大小的太阳能朱诺号探测器本周早些时候拍摄的新图像，距离木星仅9000公里，揭示了大红斑及其湍流周围环境前所未有的细节，提出的问题和解答的问题一样多。科学家们知道这个特征通常是反气旋的——逆时针旋转。他们还知道它比木星的大部分上层大气要高得多也冷得多；它可能更应该被称为大冷斑，因为它远远高于周围的云层，随着它的上升而膨胀和冷却。像木星的大部分云层一样，它富含氨气。他们仍然不知道的是这场风暴是如何持续如此之久的，或者它在木星中旋转的深度有多深。近几十年来，由于未知的原因，它慢慢变得比椭圆形更圆，这使得一些研究人员怀疑它正处于消散的边缘。也没有人完全了解它红色起源的原因。
尽管几个世纪以来一直通过小型地面望远镜对其进行研究，但该斑点只是在20世纪后半叶通过美国宇航局的先锋号、旅行者号和伽利略号探测器的一系列渐进式近距离接触，以及通过哈勃太空望远镜和其他天文台的详细远程监测才获得了第一批特写镜头。随着每一次额外的观测，研究人员逐渐加深了对风暴和木星动态性质的理解，最新的观测也不例外。
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英国天文协会木星分部主任、资深巨行星观察员约翰·罗杰斯说：“本周大红斑的图像是迄今为止最好的，超越了旅行者号的图像。” “尽管分辨率和质量的提高是渐进的，而不是一个巨大的飞跃，但它已经跨越了一个门槛，揭示了大红斑中以前从未见过的小型波浪和微小的投射阴影的云。”
美国宇航局戈达德太空飞行中心的行星大气专家艾米·西蒙说，新的观测结果“将能够与我们20年前从伽利略号探测器以及20年前的旅行者号上看到的景象进行很好的比较。” “我们当然可以说它在20年里发生了很大的变化——它当然更圆了，但内部云结构的剪切变化引起了我的注意；在以前完全被拉伸成长条纹的区域，漩涡和湍流更多。我们将必须分析这一点，以充分了解大红斑是如何随着时间推移而变化的。”
一些研究人员已经在推测斑点中微妙的阴影和颜色渐变，新图像表明这些阴影和颜色渐变在其高耸的中心附近最为强烈。这将有助于验证最近的一种关于其着色的理论，该理论认为红色是一种晒伤。由于紫外线轰击漂浮到木星平流层高处的氨和微量碳氢化合物，斑点的色调将在它达到周围云层之上最高的位置时最为强烈。
加州大学伯克利分校的行星科学家迈克尔·王表示，这些新图像的主要启示是，我们早期的大多数观测是多么的片面。王使用哈勃太空望远镜与朱诺号近距离接触大红斑同时监测木星。王说：“当你查看朱诺号的图像时，结构最精细的区域是哈勃图像中看起来很平坦的区域。” “就像分形一样，无论我们以什么尺度观察，我们都会看到分辨率极限的细节。”
从广义上讲，虽然这些新景观来自2011年发射并在一年多前进入木星极地轨道的朱诺号，但它们的真正来源是探测器最不起眼的仪器——一个名为JunoCam的相机，它在科学上被认为平平无奇，以至于只获得了最基本的操作预算，并且正式纳入仅用于“公共宣传”。
这些有限的资源意味着JunoCam的科学家依靠一支由志愿者“公民科学家”组成的小队，他们使用后院望远镜来标记木星大气中的瞬态特征，作为该仪器观测的“兴趣点”。每个特征都被赋予了一个奇特的名字，例如莫特兰、热点尾和卡尔·萨根的碎颚糖。由于朱诺号令人惊叹的极地轨道使其非常接近行星，由于缩短的视界，JunoCam拍摄的这些特征的大多数图像都扭曲成沙漏形状；颜色苍白，云的轮廓模糊。第二组业余爱好者随后从这些原始图像中提取出令人惊叹的细节，在朱诺号将它们传送回家后。他们的最佳处理图像以稳定的速度流向JunoCam的网站，校正了失真，增强了色彩并锐化了对比度，这让专业人士都为之着迷。
在原始图像转储之后，“大约每五分钟我都会刷新屏幕，每次我都会发现有更多这些美丽、非常有价值的产品，”美国宇航局JunoCam团队的首席科学家坎迪斯·汉森说。“我们有一个很小的团队，因为这是一个宣传工具，所以公众实际上是我们的团队——我们非常依赖我们的业余队伍。”为了证明这一点，她调出了一个由JunoCam的两位明星志愿者逐步处理的斑点放大图像——首先是德国斯图加特的数学家杰拉尔德·艾希施泰特，然后是伦敦的视觉艺术家肖恩·多兰。
JunoCam原始图像的处理版本，以前所未有的细节显示了大红斑及其周围环境。 图片来源：美国宇航局，SwRI，MSSS，杰拉尔德·艾希施泰特，肖恩·多兰
汉森说：“尤其是这两个家伙——杰拉尔德和肖恩——从朱诺号早期与木星的接触中为我们提供了产品，这些产品显示了从行星南部热带区域的云层顶部弹出的所有这些只有25、50公里宽的‘小’风暴。” “这些风暴有点让我想起飑线。现在，它们就在大红斑的顶部！它看起来几乎是泡沫状的……这些是当你突然获得足够高的分辨率时得到的细节。我无法告诉你这对大气动力学意味着什么，但我确信这很重要，而且我确信一旦我们把这个问题解决清楚，这将是一个真正的科学成果。”
美国宇航局喷气推进实验室的JunoCam共同研究员格伦·奥顿说：“我们真的在‘业余’这个词上加了引号。” “他们真的知道自己在做什么——而且他们是免费工作的。”
艾希施泰特于2013年开始与JunoCam合作，当时他处理了该仪器在环绕地球以加速前往木星的过程中捕获的一些地球图像。从那时起，他一直致力于开发一种专有的软件“管道”来增强JunoCam的图像，这需要仔细校准以消除故障检测器像素的噪声，并模拟诸如来自太阳的照明角度、行星对光的吸收以及航天器的轨迹等变量。他说，总的来说，这个例程需要几个小时才能生成一张处理过的图像——让他有足够的时间和洞察力去思考大多数人可能无法注意到的更精细的细节。
他还注意到，在他的斑点处理过的图像中及其周围散布着少量单独的明亮像素。“这些都是我的修补算法留下的，因此很可能不是相机伪影，而是来自木星强烈辐射环境的能量粒子撞击，或者运气好的话，是闪电。”旅行者1号在1979年飞掠时首次在木星云层中看到罕见的散射光闪烁，伽利略号轨道飞行器在几十年后也观察到了闪电，木星的闪电被认为是该行星含水量的间接示踪剂。旅行者号和伽利略号的观测表明，每次雷鸣都出现在木星高氨云下的大气层深处，在温度和压力达到水的三相点的区域，以及蒸汽、雨和冰雹的旋转漩涡会积聚巨大的电荷。然而，闪电以前从未在斑点中见过——艾希施泰特首先表示，他的初步评论只是初步推测，需要更详细的后续研究。
这将稍后到来，通过朱诺号的进一步近距离观测——不仅包括JunoCam，还包括其他八个可以测量行星温度、磁场和引力场、来自其深处的微波辐射等的仪器。特别是引力和微波测量可能很快揭示斑点延伸到木星的距离——它是否像冰山一样漂浮在大气层顶部附近，还是深入到行星的内部。
该探测器将在未来几年坠入木星大气层，从而结束这项任务，其目的是避免污染任何该行星具有天体生物学意义的冰冷卫星。任务规划人员表示，由于行星周围强烈的辐射，JunoCam本身可能会更早失效，最早可能在今年秋季。但它的遗产将永存——艾希施泰特、多兰和其他密集图像处理者表示，他们最好的作品还在后头。
汉森说：“两年前，我不确定这是否会成功。” “我只会告诉人们，‘我们没有后备成像团队在待命，所以我们只是把图像发出去，看看是否有人接受！’很高兴看到这实际上已经成功了，真的超出了我最疯狂的梦想。”