哈伯太空望远镜以紫外线光拍摄的木星影像,显示大气中的深色椭圆形区域(UV-dark ovals),位于木星南北极的浓雾层内。这些区域可能由磁场驱动的涡旋引发,揭示木星大气层与磁场动态之间的深层联系。(图:UC Berkeley)
〔编译陈成良/综合报导〕加州大学柏克莱分校的科学家在木星南北两极发现了暗紫外线斑点,其面积可与地球相当。研究显示,这些斑点可能是由磁场驱动的涡旋,聚集碳氢化合物霾雾形成的瞬态特征,仅能在紫外线下观测到。特别是南极,这些斑点的出现频率显著高于北极,揭示了木星磁场与大气变化之间的深层联系。
据《每日科技网》(scitechdaily)报导,木星「大红斑」(Great Red Spot)长期以来吸引了天文学家的关注,如今柏克莱团队又发现另一个谜团:这些极地斑点会随机出现并消失,与大红斑的持久特征截然不同。这些暗色椭圆形斑点位于木星极区浓密的平流层霾雾中,通常出现在类似地球极光的明亮区域下方。根据美国航太空总署(NASA)哈伯太空望远镜(Hubble Space Telescope)拍摄的紫外线图像,这些斑点因吸收更多紫外线而呈现更暗的外观,格外引人注目。
2015年至2022年的年度观测显示,木星南极的暗紫外线斑点出现率高达75%,而北极仅在8张影像中出现一次。研究团队推测,这些斑点与木星强磁场中异常的动态过程有关。这些过程比地球极光的磁力作用更深入,影响到了木星的大气层。该研究结果于《自然天文学》(Nature Astronomy)期刊发表。
哈伯望远镜早在1990年代末即首次探测到这些斑点,后来卡西尼号(Cassini)太空船于2000年飞越木星时也曾观测到。然而,这些斑点直到柏克莱分校本科生坪田(Troy Tsubota)近期系统性分析哈伯资料后,才被证实是木星南极的常见特征。他的分析指出,自1994年至2022年间,共数出8个南极斑点,而北极仅有2个。
研究进一步表明,这些斑点的形成可能与涡旋有关。英国北安普顿大学(Northumbria University)的史塔拉德(Tom Stallard)认为,涡旋由磁场线在电离层与木星卫星「木卫一」(Io)喷发的电浆层间的摩擦所引发。涡旋在电离层高速旋转,随著深入逐层减弱,最终在平流层霾雾中搅动形成浓密斑点。这些斑点的霾雾浓度比一般厚约50倍,推测形成过程主要源于涡旋的动力作用,而非高层大气的化学反应。
NASA的OPAL计划,全名为「外行星大气遗产计划」(Outer Planet Atmospheres Legacy),透过每年利用哈伯太空望远镜观测太阳系巨行星的大气动态,为本研究提供了丰富的观测数据。研究团队指出,这些发现有助于深入了解木星系统中内部发电机、卫星、电浆环与电离层及平流层霾层之间的相互关联。