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哈勃望远镜捕捉到海王星形成新的巨大风暴

了解海王星的黑暗风暴是如何形成的,以及哈勃望远镜的图像揭示了这颗行星大气动力学的哪些信息。

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1989年,旅行者2号首次捕捉到海王星的黑暗风暴(右)。2018年,哈勃望远镜发现了一个全新的风暴系统。图片来源:NASA/ESA/GSFC/JPL

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海王星出现了一个新的风暴,形成了一个在2018年末出现的大型暗斑。通过分析可追溯到2015年的哈勃望远镜图像,天文学家们发现了高层云,这些云的形成时间比可见风暴早了数年,表明风暴已经在那里形成,并在云层和薄雾之下旋转。这些预示性的云层让天文学家们对这些风暴在所有外行星上如何形成和演变有了更深入的了解。

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风暴的诞生

海王星,就像所有外太阳系行星一样,会形成巨大而持久的风暴。虽然木星的大红斑臭名昭著,但海王星的深蓝色斑块直到1989年旅行者2号飞掠时才为人所知,当时传回了其表面两个巨大风暴的图像。木星的大红斑至少已经可见190年,可能自17世纪以来就存在了。但当哈勃望远镜在1994年观测海王星时,它的风暴已经消失了。

自那时以来,哈勃望远镜已在海王星上发现出现和消失的黑暗风暴,其持续时间约为两年——或许长达六年——然后再次消散。海王星的风暴就像加速版的飓风,是高速旋转的云组成的黑暗涡旋,每个风暴的大小都与地球相当。但地球上的风暴很少持续超过几周,并且是在低压区形成的。而在巨行星上,它们反而是在高压区形成的。

“这使得它们一开始更加稳定,”西蒙说。“而且没有陆地。这才是让地球上的风暴瓦解的原因。”在木星上,行星的急流将巨大的风暴锁定在其赤道附近,在那里它已经平静地旋转了几个世纪。在海王星上,风的模式会将风暴推向北方或南方,在那里它们会在几年内被相反的风流撕裂。

云层的标记

哈勃望远镜还经常看到漂浮在海王星大气顶部的白色甲烷云。美国宇航局戈达德太空飞行中心的研究负责人艾米·西蒙说,这些是高压风暴系统将其推向高空的。但她补充说:“有时我们会看到没有与之相关的暗斑的高层云。”因此,虽然天文学家们不能确定风暴将在哪里形成,但他们可以回顾并追溯其历史,即使在暗斑本身可见之前。

当西蒙和她的同事查看2015年至2017年海王星云层的图像时,这一点变得显而易见,他们意识到这些云层恰好出现在2018年末暗风暴最终出现的地方。这告诉天文学家们,风暴的形成需要很长的时间,并且比哈勃望远镜能够探测到的更深层的大气中。

通过获得新的风暴观测证据,西蒙和她的同事希望他们能够更好地理解这些主要行星上的风暴是如何形成的。“计算机模型在形成这些风暴方面遇到困难,”西蒙说。而且目前还没有专门的冰巨星探测任务(旅行者2号的飞掠是离海王星或天王星最近的距离),因此计算机模型对于理解这些风暴世界的关键。

西蒙希望新的信息能让研究人员在理解这些遥远行星的翻滚大气方面取得进展。西蒙的研究成果于3月25日发表在Geophysical Research Letters上。

编者注:本故事的早期版本中的图注错误地识别了哈勃太空望远镜拍摄的图像。

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