騰訊科技訊 3月26日消息，據國外媒體報導，1989年，美國國家航空航天局的旅行者2號探測器飛速掠過其最後一個行星目標海王星，然後加速飛往太陽系外。這是人類製造的航天器第一次造訪這個遙遠世界。當旅行者2號飛速掠過海王星時，它拍下了正在南半球醞釀的兩場巨大風暴的照片。科學家稱這些風暴為“大黑斑”和“2號黑斑”。
時隔五年之後的1994年，美國國家航空航天局的哈勃太空望遠鏡從43億公里之外采集到了海王星的清晰圖像。科學家們迫切想再觀察一眼當年旅行者2號拍下的風暴。但哈勃的照片顯示，地球大小的“大黑斑”和較小的“2號黑斑”都已經消失了。
“這當然是個驚喜，” 美國國家航空航天局達德太空飛行中心行星科學家艾米·西蒙（Amy Simon）回憶道，“我們習慣於觀察木星的‘大紅斑’，它大概已經存在了一百多年。”在那之後，行星科學家們立即開始進行計算機建模，以了解“大黑斑”神秘消失的原因。
現在，作為外行星大氣遺產(OPAL)項目的一部分，西蒙和她的同事們開始回答這些問題。在哈勃太空望遠鏡拍攝圖像的幫助下，研究小組不僅第一次目睹了海王星風暴的形成，還精確確定了風暴系統頻率和持續時間的相關約束條件。
風暴的誕生
2015年，OPAL研究團隊開始了一年一度的任務，分析哈勃太空望遠鏡拍攝到的海王星圖像，並在南半球又發現了一個小黑斑。在此之後，西蒙和她的同事每年都會通過哈勃仔細觀察這顆行星，並在風暴消散時對其進行監測。2018年一個新的黑斑出現在海王星北緯23度上空。
這場風暴的大小與歷史上的“大黑斑”相似。西蒙談到這場風暴時說:“我們一直忙於追蹤2015年以來海王星上形成的這場較小風暴，所以我們並沒有期望很快就看到另一場大風暴。這是一個驚喜。每次我們從哈勃太空望遠鏡獲得新的圖像時，都與我們所預期的有所不同。”
更重要的是，風暴的誕生過程被哈勃太空望遠鏡的相機完整記錄了下來。在分析哈勃拍攝於2015年至2017年的海王星圖像時，研究小組發現，在最近出現黑斑的區域先是形成了幾朵小的白色雲團。他們的相關研究發表在3月25日的《地球物理研究快報》上。
海王星上的高空雲是由甲烷冰晶組成的，具有特別的明亮白色外觀。研究人員認為這些伴生雲懸浮在風暴之上，類似於地球高山之巔形成的莢狀雲。在一場新的風暴被發現前的幾年，它們的存在表明類似於黑斑的風暴可能源自於更深的海王星大氣中。
“就像地球上的衛星觀察地球的氣象一樣，我們也在觀察海王星上的氣象，”格倫·奧爾頓(Glenn Orton)說。和衛星能夠跟蹤地球上的颶風一樣，哈勃采集的圖像揭示了這個“黑斑”的前行路徑。在將近20小時的時間裡，風暴向西漂移，移動速度比海王星的高速風略慢一點。
但海王星上的這些風暴與我們在地球或木星上看到的氣旋不同，推動它們前進的風也是如此。就像保齡球道上的溝槽一樣，木星上稀薄的氣流帶能夠將木星風暴“大紅斑”保持在固定路徑上。而在海王星，氣流在行星周圍的運動範圍要大得多，這使得像“大黑斑”這樣的風暴能夠緩慢切過緯線。這些風暴通常在高緯度地區的赤道西風帶和向東吹的氣流之間盤旋，然後被強風吹散。
關於海王星上的氣象變化還需要更多的觀察。西蒙說:“我們希望能夠研究風是如何隨時間而變化的。”
風暴的平均壽命
西蒙也是加州大學伯克利分校一個研究團隊的成員，他精確指出了這些風暴持續的時間和頻率。
他們懷疑海王星每四到六年就會出現一場新的風暴。根據3月25日發表在《天文學雜誌》上的研究結果，每一場風暴最長能夠持續6年，也有可能持續兩年。
自從科學家們首次將目光投向海王星以來，已經在這顆行星上發現了6次風暴。旅行者2號在1989年發現了兩次風暴。自1990年哈勃望遠鏡發射以來，它又觀察到四次風暴。
除了分析哈勃太空望遠鏡和旅行者2號采集的數據外，研究小組還進行計算機建模，繪製出8000個在這顆冰冷行星上旋轉的黑斑。當研究人員將建模結果與256張存檔圖像進行比對後顯示，哈勃太空望遠鏡很可能已經發現大約70%的模擬風暴，它們均發生在一年的時間裡，其中大約85%到95%的風暴壽命為兩年。
漩渦仍是謎
海王星的氣象狀況在很大程度上仍然是個謎。行星科學家希望下一步研究風暴中漩渦形狀和風速的變化。加州大學伯克利分校行星科學家邁克爾·黃（Michael Wong）說:“我們從未直接測量過海王星暗漩渦內的風速，但我們估計風速大約為每秒100米，與木星‘大紅斑’內的風速相當。”他指出，使用哈勃望遠鏡進行更頻繁的觀測，將有助於更清晰地描繪出海王星風暴的演化過程。
西蒙說，海王星上的發現將對與其大小相似的系外行星研究產生影響。西蒙說:“如果你研究系外行星，想要了解它們是如何運轉的，你真的需要首先了解我們的行星。”“我們對天王星和海王星仍知之甚少。”
研究人員都一致認為，最新發現激發了人們想要更詳細追蹤海王星的願望。“你知道的越多，你就越意識到自己知之甚少。”奧爾頓如是指出。（騰訊科技編譯/皎晗）
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