科學家首次觀測到正在消逝的海王星黑暗風暴
海王星上的一場黑暗風暴，其體積曾經一度能夠覆蓋從波士頓到葡萄牙廣泛區域，根據哈勃空間望遠鏡的觀測，目前該黑暗風暴正在衰減，最終可能會徹底消失。
海王星上這個巨大的、黑暗的風暴，僅是該遙遠星球上的一個無常特徵。
海王星上的一場黑暗風暴，其體積曾經一度能夠覆蓋從波士頓到葡萄牙廣泛區域，根據哈勃空間望遠鏡的觀測，目前該黑暗風暴正在衰減，最終可能會徹底消失。
美國國家航空航天局（NASA）的「旅行者2號」探測器曾經於1989年在飛行過程中掠過海王星，該探測器在海王星的大氣層中觀測發現了一個巨大的黑暗風暴。從那時起，科學家就一直在通過哈勃空間望遠鏡對海王星進行持續觀測。他們在觀測過程中還發現了很多新的風暴形成。
加州大學伯克利分校的科學家認為，關於海王星巨型風暴的成因目前有兩種解釋。第一種解釋認為，在海王星大氣深處，存在一個巨大的高壓渦旋系統。這個渦旋系統使得大氣深層溫暖濕潤的甲烷氣體上升，當上升到可以使甲烷氣體冷凝的高度時形成甲烷的冷凝雲，海王星大氣上風速隨緯度的變化非常大，形成了很多橫跨大緯度區域的亮雲，將這些雲團聚在一起的內在動力就來自於高壓漩渦系統。第二種解釋認為，海王星大氣中存在一個巨大的對流雲，能夠將底層的甲烷飽和氣體抬升到冷凝點的高度。目前為止，科學家還沒有給出海王星巨型風暴成因的完整確切解釋，研究工作還在繼續。
海王星是太陽系的第八顆行星。圖片中的藍色線條表示的是海王星全部七顆內部衛星的運行軌道。海衛一是非常特殊的衛星，其直徑比月球略小，是太陽系中4個擁有大氣的衛星之一，它離海王星較近，但卻是逆行的。1989年，「旅行者2號」探測器發現它幾乎具有行星的一切特徵：不僅有行星所有的天氣現象，具有類似行星的地貌和內部結構，它的極冠比火星極冠還大，上面的火山也在活動，驚奇的是它還具有隻有行星才有的磁場。海衛一在全部七顆內部衛星中，距離海王星的距離最遠，體積也最大，海衛一的體積直徑為2700千米，而其餘六顆內部衛星的體積直徑約在20-40千米之間。本圖片發佈於2013年10月8日。
海王星渦流實際觀測結果與理論預測
的情況存在很大不同
NASA的一份聲明稱，不同於木星上持續了近幾個世紀的大紅斑（一個存在了至少兩個世紀的巨型行星風暴，直徑曾大過地球；最近朱諾號的探測結果顯示，該風暴正在持續減小，將有可能在未來10到20年里從木星上消失），黑暗風暴在海王星上時斷時續地肆虐不過數年時間。目前，研究人員發現，海王星的一個黑暗風暴正在衰減，即將消失。這是人類第一次觀測到地外行星風暴的消逝過程。
「從觀測結果來看，我們捕捉到了海王星黑暗渦流消逝的過程，但實際觀測結果與理論預測的情況存在很大的不同，」本次研究主要作者、加利福尼亞大學伯克利分校科學家邁克爾·王在一份聲明中說。科學家在此之前的模擬研究顯示，海王星的黑暗風暴渦流會朝著行星的赤道進行漂移，當渦流移動到距離行星赤道很近的時候，渦流將會爆裂並導致大氣層出現極為壯觀的雲團活動爆發。
海王星內部結構圖：其中心（約佔整個星球的三分之二）由熔岩、水、液氨和甲烷的混合物組成，外層(約佔整個星球的三分之一 )是由氫、氦、水和甲烷組成的氣體的混合物；甲烷賦予了海王星藍色的外觀。
海王星是太陽系的第八顆行星，該行星擁有厚密的大氣層，行星表面經常刮著強烈的大風，其風速在太陽系中首屈一指。
加利福尼亞大學伯克利分校的科學家觀測發現，海王星的黑暗風暴渦流並未向行星赤道漂移，而是向著海王星的南極地區移動，並在移動過程中安靜地衰退消逝。哈勃空間望遠鏡於2015年觀測發現，風暴渦流長軸約為5000千米，但目前已經衰減為3700千米。
海王星還存在著與黑暗風暴類似的反氣旋區域，反氣旋在旋轉過程中能夠將海王星大氣層深處的黑暗物質翻卷而出，然後再由環繞海王星的三股暴風流將黑暗物質輸送到大氣層各處，其中一股暴風流沿赤道向西運動，另外兩股暴風流分別在海王星的南北極地區向東運動。
海王星上的這些強烈暴風，其風速在太陽系中排名第一，最高風速能夠超過音速。哈勃空間望遠鏡經過仔細的跟蹤觀測發現，巨型暴風在海王星上十分普遍。該空間望遠鏡還將對這些風暴的下一步發展情況進行進一步觀測。
海王星巨型暗斑圖片的不同顏色
含義及成因
這是一張海王星的偽彩色圖像，藍色代表位於海王星大氣層深處的觀測對象，白色代表位於海王星大氣層較高位置的觀測對象。這張圖片是「旅行者2號」探測器的廣角照相機拍攝的，在拍攝時，該相機使用了一個橙色濾鏡及兩個不同的甲烷濾鏡。大部分甲烷波長的光線是在海王星大氣層深處被吸收的。海王星巨型暗斑的南方存在著一個明亮的白色特徵區域，該區域是一塊高海拔雲團。圖片中的明亮白色雲團存在著尖銳的內部邊界，這個邊界並非實際存在的天文現象，而是圖片發回地球之後，通過計算機處理形成的。
觀測發現，海王星巨型暗斑附近的大氣層高海拔位置也存在著一些小型雲團，這些雲團在圖片中呈現白色或粉色。海王星的邊緣呈現出淡紅色，其原因在於，「旅行者2號」探測器在拍攝圖片的時候與海王星處於切向位置，太陽光線在被甲烷吸收之前就被反射回了太空之中。此時的太陽光是斜射進入海王星大氣層，陽光通過的大氣層比直射時要厚得多，除了紅色、橙色之外，其它顏色的光都被散射了，因此圖片邊緣部分呈現出淡紅色。
上圖的頂部有一個長窄高海拔雲帶，該雲帶位於海王星的北緯25度地區，圖片中的海王星赤道及極地地區存在著暗淡的雲霧。
「目前僅有哈勃空間望遠鏡及旅行者號外層星系空間探測器曾經觀測過海王星的黑暗風暴漩渦，」邁克爾·王說：「到目前為止，人類發射的太空探測器中，只有哈勃空間望遠鏡能夠為我們提供所需的觀測資料及數據，這些資料數據能夠幫助我們研究發現，海王星這些驚人的天氣系統究竟應屬常見？或為罕見？」
海王星上的巨型暗斑是壽命較短
的反氣旋風暴
海王星巨型暗斑是海王星上的一系列黑斑之一，其外觀與木星的紅斑相似。1989年，NASA的旅行者2號空間探測器第一次在海王星觀測發現了編號為GDS-89的巨型黑斑。就像木星的斑點一樣，巨型暗斑是反氣旋風暴。海王星巨型暗斑不像木星的斑點能夠持續了幾百年，海王星巨型暗斑的壽命較短，每隔幾年形成和消散一次。根據「旅行者2號」探測器及哈勃太空望遠鏡的觀測，巨型黑斑GDS-89與地球大小基本相同，外觀與木星的大紅斑相似。在它周圍，測得的風速是每小時2400公里。巨型暗斑是海王星甲烷雲團上的一個洞，能夠在不同的時間呈現出不同的尺寸和形狀。
「旅行者2號」拍攝的海王星巨型黑斑GDS-89圖片
巨型暗斑能夠在對流層頂層或低於對流層頂層位置形成大量的白雲，這種雲團類似於地球上的高海拔捲雲。然而，與地球上由冰晶組成的雲不同，海王星的捲雲是由凍結的甲烷晶體組成。海王星捲雲形成速度很快，然後在幾個小時的時間內分散。當哈勃太空望遠鏡於1994年11月再次拍攝照片時，巨型黑斑GDS-89已完全消失，天文學家認為，它已被掩蓋或消失，或者可能通過其他未知的機制逐步衰減消散。海王星北半球也存在類似的巨型暗斑。
本次研究結果已於2018年2月15日發表於《天體物理學雜誌》。
來源：http://www.foxnews.com
譯者：朱川
責編：高佩雯
關注「漫步宇宙」
了解中國領先的太空資訊站
TAG:牧夫天文論壇 |