揭秘：天王星白帽和海王星暗旋涡是怎么形成的？

自从10年前第一次在天王星北极地区观测到巨大白帽以来，它已经大幅度增长。

资料图：美国宇航局、欧空局、A.Simon（美国宇航局戈达德航天飞行中心）、M.H.Wong和A.Hsu（加州大学伯克利分校）

  天王星上出现一个巨大的白帽似乎令人担忧，但正如行星科学家们所了解的，这就是遥远的冰原巨人上漫长的夏天的样子。

冰原巨人天王星和海王星的内部拥有水资源丰富的内部，表面涂有氢气、氦气和一撮甲烷，后者使这些外地行星具有独特的青色肤色。与地球上的季节只有几个月不同，海王星和天王星同一季节要经历几十年，这导致了奇怪而强烈的大气现象。

外地行星大气遗产计划（OPAL）发布的新图像突出显示了两个冰原巨人上正在演变的大气事件，即天王星北极上的一个扩大的白帽和海王星上的一个新的暗漩涡。“蛋白石”是哈勃计划的一个长期的附属项目，它是一项年度工作，当这两颗行星的轨道轨迹使它们离地球最近时，它将绘制它们的地图。这些在2018年秋季捕获的新数据，为海王星和天王星的季节变化提供了重要的新见解。

美国国家航空航天局戈达德航天飞行中心的科学家艾米·西蒙（Amy Simon）在接受天文在线采访时说：“每年的观测结果有助于我们了解风暴的频率以及它们的寿命。”。“这一点很重要，因为这些行星离太阳很远，所以这将有助于制约它们的形成，并且获得更多关于这些行星内部热量和结构的信息。大多数被发现的太阳系外行星都是这么大的，尽管它们与母星的距离不尽相同。”

散落在天王星北极的巨大白帽特别引人注目，这一现象的形成与天王星独特的倾斜角度有关，这导致太阳光在夏季长时间直接照射到北极地区。现在正是天王星北极的仲夏时节，所以导致了白帽的出现。

莱斯特大学（University of Leicester）天文学家利·弗莱彻（Leigh Fletcher）对吉兹莫多（天文在线）说：“2018年11月天王星的图像出现在春分10年后的某个时候，当时北半球在经历了数十年的极地冬季之后，刚刚进入春日的阳光下。”“早在2007年的春天，天王星的北极上空似乎没有这种白帽。但随着时间的推移，围绕北极出现了一条白色的反射带，与天王星的蓝色色调形成对比。而现在，10年过去了，这个带状物已经变成了一个厚厚的极性浮质帽，遮住了较深的极地区域。”

弗莱彻说，这是一个“壮观的季节性变化例子”，“随着春天变成夏天，气溶胶帽随之演变。”他说，这些气溶胶变化的确切原因仍然是个谜，可能因为气温升高、化学异常、一些大范围的大气环流模式，或者是这些原因共同影响它的变化。

弗莱彻补充说：“谢天谢地，我们离得到答案不远，因为詹姆斯·韦伯太空望远镜将能够诊断住导致这些反射率变化的温度和化学成分，这之前一直由哈勃望远镜监测。”

牛津大学（Oxford University）行星科学家帕特里克·欧文（Patrick Irwin）表示，正如美国宇航局（NASA）在报告中所描述的那样，这一现象并不是一场风暴。相反，他告诉天文在线：“至少在我们的模型中，这主要是由于主云层上方甲烷丰度的降低，伴随着薄雾不透明度的轻微增加造成的。”

西蒙认为扩大后的天王星极地特征很酷，但她告诉天文在线：“对我来说，更有趣的是它下面的明亮风暴。”“在被观测到之前，这场风暴就突然开始，这在小型地面望远镜中可以看到，由此表明它们变化的速度有多快。”

图像解释：位于海王星顶部的一个暗旋涡

看着新的海王星图像，似乎一个黑暗的漩涡再次抬起了它丑陋但令人着迷的头。这场新的反气旋风暴，出现在上图顶部的中心，直径约11000公里（6800英里）。这是哈勃自1993年以来观测到的第四个暗涡旋。旅行者2号探测器在1989年飞越该系统时观测到其中两次风暴。综上所述，这些观测证实了这些风暴的短暂性和反复性。例如，2016年观测到的一个极涡已经基本消失。

西蒙说：“海王星的黑点比我们几年前看到的要大得多，其大小与旅行者号在1898年看到的黑点相当。”“这也是我们第一次在这样大的风暴形成之前看到这一地区，因此这将有助于我们模拟其形成的过程。”

这些黑点的成因是个谜，但因为它们只在最蓝的波长出现，所以，欧文说：“我的钱是用某种云的颜色”。

这些远在天边的冰原巨星经常被它们的大表兄弟木星和土星所掩盖，其实它们本身就很迷人。现在，让我们满怀期待地等待外地行星大气遗产计划（OPLA）的观测结果。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. George Dvorsky- gizmodo -言雨非

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