哈勃望太空遠鏡新照片顯示海王星天王星大氣層的變化

哈勃望太空遠鏡新照片顯示海王星天王星大氣層的變化


美國太空總署哈勃太空望遠鏡對太陽系的外行星大氣層進行每年定期監測,它在海王星發現了一個新的神秘黑暗風暴,又對天王星北極地區周圍長壽的風暴進行了全新觀測。

好像地球一樣,天王星和海王星都有季節,使到它們的大氣層會出現某些特徵。但是它們的季節比地球上的季節長得多,每季長達幾十年而不是幾個月。

哈勃望遠鏡新拍攝的照片顯示海王星頂部中心出現黑暗風暴。這個時候是海王星南半球的夏季,這個特徵是自從1993年以來,哈勃太空望遠鏡拍到第四個,也是最新的神秘黑暗漩渦。航行者2號太空船在1989年飛掠這顆遙遠的星球時,已經發現了另外兩個黑暗風暴。從那時起,只有哈勃太空望遠鏡具備對藍光有高靈敏度的相機,來追蹤這些難以捉摸的風暴,這些風暴迅速出現並且消失。由加州大學伯克萊分校領導的一項研究估計,黑暗風暴在不同緯度每四到六年出現一次,並在大約兩年後消失。這一次哈勃太空望遠鏡在2018年9月發現海王星北半球出現的最新風暴,它的直徑大約是一萬一千公里。

黑暗風暴還有一個特徵,就是它的右側有些明亮的白色雲層伴隨。以前拍攝到的風暴也見到類似的白雲,伴隨先前出現的風暴漩渦。當周圍空氣流受到擾動,並且在黑暗的風暴漩渦向上旋轉時,導致氣體凍結成甲烷冰晶,就會形成明亮的雲層。儘管海王星沒有固體表面,這些雲層類似在地球上,當空氣推到山脈時,它們看起來像一塊薄餅狀的形狀。黑暗風暴左側長而細的雲是一種瞬態特徵,不屬於風暴系統的一部分。

目前還不清楚這些風暴是如何形成的。但就像木星的大紅斑一樣,黑暗的漩渦在反氣旋的方向上旋轉,似乎在這一個冰冷的巨大海王星大氣層中,挖掘出大氣中更深層次的物質。根據哈勃太空望遠鏡的觀測,早在2016年,該區域的雲量活動首先增加,然後才有風暴渦旋的出現。這些圖像顯示,渦流可能在海王星的大氣層中的深層發展,只有當風暴的頂部到達更高的高度時才能看到。

從天王星的照片看到,它像海王星一樣,有一個主要特徵,就是北極上有一個巨大的明亮的風暴雲帽。科學家認為這個新特徵是天王星獨特旋轉的效果。它在太陽系中的其它行星不同,天王星的極軸幾乎傾斜到它的軌道平面。由於這種極端的傾斜,天王星的夏季,太陽幾乎無間斷的直接照射到它的北極地區。天王星現在接近夏季中期,極地的變化越來越突出。這種極罩(Polar hood)可能是由大氣流量的季節性變化形成的。

在天王星極地風暴邊緣附近,是一個巨大而緊湊的甲烷-冰雲,有時它有足夠的光度,業餘天文學家也能夠拍攝得到。狹窄的雲帶環繞著這顆行星赤道以北,這樣的雲帶為什麼只是限制在如此狹窄的區域是一個謎,因為天王星和海王星都擁有非常寬闊的氣流向西吹動機制。

這兩顆行星都歸類為冰冷的巨大行星。它們沒有堅固的表面,大氣層是圍繞著氫氣氦氣,內核含有豐富的水纏繞在岩石核心上。大氣中的甲烷吸收紅光,只允許藍綠色光散射回太空,使到每個行星呈現青色色調。

【圖、文:節譯自美國太空總署網頁】

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