哈勃追踪到海王星巨型风暴 竟能持续两年之久

　　3月26日消息，据国外媒体报道，1989年，美国国家航空航天局的旅行者2号探测器飞速掠过其最后一个行星目标海王星，然后加速飞往太阳系外。这是人类制造的航天器第一次造访这个遥远世界。当旅行者2号飞速掠过海王星时，它拍下了正在南半球酝酿的两场巨大风暴的照片。科学家称这些风暴为“大黑斑”和“2号黑斑”。

　　时隔五年之后的1994年，美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜从43亿公里之外采集到了海王星的清晰图像。科学家们迫切想再观察一眼当年旅行者2号拍下的风暴。但哈勃的照片显示，地球大小的“大黑斑”和较小的“2号黑斑”都已经消失了。

　　“这当然是个惊喜，” 美国国家航空航天局达德太空飞行中心行星科学家艾米·西蒙(Amy Simon)回忆道，“我们习惯于观察木星的‘大红斑’，它大概已经存在了一百多年。”在那之后，行星科学家们立即开始进行计算机建模，以了解“大黑斑”神秘消失的原因。

　　现在，作为外行星大气遗产(OPAL)项目的一部分，西蒙和她的同事们开始回答这些问题。在哈勃太空望远镜拍摄图像的帮助下，研究小组不仅第一次目睹了海王星风暴的形成，还精确确定了风暴系统频率和持续时间的相关约束条件。

　　风暴的诞生

　　2015年，OPAL研究团队开始了一年一度的任务，分析哈勃太空望远镜拍摄到的海王星图像，并在南半球又发现了一个小黑斑。在此之后，西蒙和她的同事每年都会通过哈勃仔细观察这颗行星，并在风暴消散时对其进行监测。2018年一个新的黑斑出现在海王星北纬23度上空。

　　这场风暴的大小与历史上的“大黑斑”相似。西蒙谈到这场风暴时说:“我们一直忙于追踪2015年以来海王星上形成的这场较小风暴，所以我们并没有期望很快就看到另一场大风暴。这是一个惊喜。每次我们从哈勃太空望远镜获得新的图像时，都与我们所预期的有所不同。”

　　更重要的是，风暴的诞生过程被哈勃太空望远镜的相机完整记录了下来。在分析哈勃拍摄于2015年至2017年的海王星图像时，研究小组发现，在最近出现黑斑的区域先是形成了几朵小的白色云团。他们的相关研究发表在3月25日的《地球物理研究快报》上。

　　海王星上的高空云是由甲烷冰晶组成的，具有特别的明亮白色外观。研究人员认为这些伴生云悬浮在风暴之上，类似于地球高山之巅形成的荚状云。在一场新的风暴被发现前的几年，它们的存在表明类似于黑斑的风暴可能源自于更深的海王星大气中。

　　“就像地球上的卫星观察地球的天气一样，我们也在观察海王星上的天气，”格伦·奥尔顿(Glenn Orton)说。和卫星能够跟踪地球上的飓风一样，哈勃采集的图像揭示了这个“黑斑”的前行路径。在将近20小时的时间里，风暴向西漂移，移动速度比海王星的高速风略慢一点。

　　但海王星上的这些风暴与我们在地球或木星上看到的气旋不同，推动它们前进的风也是如此。就像保龄球道上的沟槽一样，木星上稀薄的气流带能够将木星风暴“大红斑”保持在固定路径上。而在海王星，气流在行星周围的运动范围要大得多，这使得像“大黑斑”这样的风暴能够缓慢切过纬线。这些风暴通常在高纬度地区的赤道西风带和向东吹的气流之间盘旋，然后被强风吹散。

　　关于海王星上的天气变化还需要更多的观察。西蒙说:“我们希望能够研究风是如何随时间而变化的。”

　　风暴的平均寿命

　　西蒙也是加州大学伯克利分校一个研究团队的成员，他精确指出了这些风暴持续的时间和频率。

　　他们怀疑海王星每四到六年就会出现一场新的风暴。根据3月25日发表在《天文学杂志》上的研究结果，每一场风暴最长能够持续6年，也有可能持续两年。

　　自从科学家们首次将目光投向海王星以来，已经在这颗行星上发现了6次风暴。旅行者2号在1989年发现了两次风暴。自1990年哈勃望远镜发射以来，它又观察到四次风暴。

　　除了分析哈勃太空望远镜和旅行者2号采集的数据外，研究小组还进行计算机建模，绘制出8000个在这颗冰冷行星上旋转的黑斑。当研究人员将建模结果与256张存档图像进行比对后显示，哈勃太空望远镜很可能已经发现大约70%的模拟风暴，它们均发生在一年的时间里，其中大约85%到95%的风暴寿命为两年。

　　漩涡仍是谜

　　海王星的天气状况在很大程度上仍然是个谜。行星科学家希望下一步研究风暴中漩涡形状和风速的变化。加州大学伯克利分校行星科学家迈克尔·黄(Michael Wong)说:“我们从未直接测量过海王星暗漩涡内的风速，但我们估计风速大约为每秒100米，与木星‘大红斑’内的风速相当。”他指出，使用哈勃望远镜进行更频繁的观测，将有助于更清晰地描绘出海王星风暴的演化过程。

　　西蒙说，海王星上的发现将对与其大小相似的系外行星研究产生影响。西蒙说:“如果你研究系外行星，想要了解它们是如何运转的，你真的需要首先了解我们的行星。”“我们对天王星和海王星仍知之甚少。”

　　研究人员都一致认为，最新发现激发了人们想要更详细追踪海王星的愿望。“你知道的越多，你就越意识到自己知之甚少。”奥尔顿如是指出。(腾讯科技编译/皎晗)