科學家在木星的兩極發現了地球大小的紫外線暗斑，很可能是由磁力驅動的漩渦集中了碳氫化合物煙霧造成的。這些在紫外線下可見的瞬態特徵更頻繁地出現在南極，表明木星的磁場和大氣動力學之間存在著深刻的聯繫。

紫外線下木星的人工染色圖。 除了呈現藍色的大紅斑之外，在木星南極的棕色煙霧中還可以看到另一個橢圓形的特徵。 這個橢圓形的霧霾集中區域可能是木星電離層高層漩渦混合產生的結果。 這些暗紫外線橢圓也會週期性地出現在北極，不過頻率較低。 資料來源：Troy Tsubota 和Michael Wong，加州大學柏克萊分校

幾個世紀以來，木星上標誌性的大紅斑一直吸引著天文學家，但是加州大學柏克萊分校的研究人員現在又揭開了一個新的謎團：木星南北極出現了地球大小的巨大斑點。 與大紅斑不同的是，這些極地光斑的出現和消失都是不可預測的。

只有在紫外線下才能看到這些黑橢圓，它們嵌在覆蓋木星兩極的平流層濃霧層中。 它們通常位於木星明亮的極光帶下方，與地球的北極光和南極光相似。 在NASA的哈伯太空望遠鏡拍攝的紫外線影像中，這些斑點非常顯眼，因為它們比周圍環境吸收更多的紫外線，使它們看起來更暗。

從2015 年到2022 年，哈伯的年度觀測結果顯示，木星南極大約有75% 的時間出現紫外線暗斑。 然而，在北極，這種光斑的出現頻率要低得多，僅在八幅影像中出現過一次。

暗紫外線橢圓形暗示了木星強磁場中發生的不尋常過程，這些過程向下傳播到兩極並深入大氣層，比地球上產生極光的磁場過程要深得多。

加州大學柏克萊分校的研究人員及其同事於11 月26 日在《自然天文學》雜誌上報告了這一現象。

1990 年代末，哈伯首次在木星南北兩極探測到暗紫外線橢圓，隨後，2000 年飛越木星的卡西尼號太空船也在北極探測到了暗紫外線橢圓，但它們很少引起人們的注意。 然而，當加州大學柏克萊分校的本科生特洛伊-坪田（Troy Tsubota）對哈伯最近獲得的圖像進行系統研究時，他發現它們是南極的一個常見特徵–在1994年至2022年期間，他統計出了8個南紫外暗橢圓（SUDO）。 在哈伯繪製的全部25幅顯示木星北極的全球地圖中，坪田和資深作者、加州大學柏克萊分校太空科學實驗室的副研究員邁克爾-王（Michael Wong）只發現了兩個北方紫外線暗橢圓（NUDO ）。

大部分哈伯圖像都是作為外行星大氣遺產（OPAL）計畫的一部分拍攝的，該計畫由美國國家航空暨太空總署戈達德太空飛行中心的行星科學家艾米-西蒙（Amy Simon）指導，她也是這篇論文的共同作者之一。 OPAL 天文學家利用哈伯每年對木星、土星、天王星和海王星進行觀測，以了解它們的大氣動力學和隨時間的演變。

坪田說：”在最初的兩個月裡，我們意識到這些OPAL 圖像在某種意義上就像一座金礦，我很快就能夠構建這個分析管道，並將所有圖像發送過去，看看我們能得到什麼。

研究人員諮詢了兩位行星大氣專家–英國泰恩河畔紐卡斯爾諾桑比亞大學的Tom Stallard和加州大學聖克魯茲分校的Xi Zhang–以確定是什麼原因導致了這些濃霧區域。 史塔拉德推測，暗橢圓很可能是行星的磁場線在兩個非常遙遠的地方發生摩擦時產生的漩渦從上而下攪動的：斯塔拉德和其他天文學家之前利用地面望遠鏡探測到的電離層的旋轉運動，以及火山衛星木衛一在行星周圍形成的熱電離等離子體。

漩渦在電離層中旋轉得最快，當它到達每一層較深的地方時就會逐漸減弱。 就像龍捲風落在塵土飛揚的地面上一樣，漩渦的最深處攪動了朦朧的大氣層，形成了他們所觀察到的稠密斑點。 目前還不清楚這種混合是從下面挖出了更多的霧霾，還是產生了更多的霧霾。

根據觀測結果，研究小組推測橢圓形霧霾形成的時間大約是一個月，幾週後消散。

“暗橢圓中的霧霾比典型濃度厚50倍，”Zhang說，”這表明它很可能是由漩渦動力學形成的，而不是由來自高層大氣的高能粒子引發的化學反應。我們的觀測結果表明，這些高能粒子出現的時間和位置與暗橢圓的出現並不相關。

這些發現正是OPAL計畫旨在發現的：太陽系巨行星的大氣動力學與我們在地球上所了解的有何不同。

“研究不同大氣層之間的聯繫對所有行星都非常重要，無論是系外行星、木星還是地球，”王說：”我們看到的證據表明，從內部動力系統到衛星及其等離子環，從電離層到平流層霧，整個木星系統中的一切都被一個過程連接起來。

編譯自/ ScitechDaily