最近，美国宇航局哈勃太空望远镜的图像显示了气体巨星土星及其南极，天文学家们在那里发现了一个十边形的大气波。观察显示，这个十边形延伸穿过土星大气的多个层次。图像来源：NASA, ESA, STScI, Agustin Sánchez-Lavega (UPV), Amy Simon (NASA-GSFC), Michael Wong (加州大学伯克利分校)；图像处理：Alyssa Pagan。最近，美国宇航局哈勃太空望远镜的观测揭示了一个巨大的、不断演变的、十边形的大气波环绕土星南极。此发现标志着在该行星南半球首次观察到一个大的、规整的喷流模式。该特征与土星著名的北极六边形显得极为相似，但也明显不同，这表明科学家们可能正在见证这一标志性气体巨星上新的大气现象的发展。研究结果于星期三在《科学进展》期刊上发表。通过整合从2023年开始的多年的哈勃观测数据，研究人员发现有微妙的迹象表明该结构在形成一个清晰的模式之前就已开始显现。这些观测是作为哈勃外行星大气遗产计划（OPAL）的一部分进行的，该计划已连续十多年每年拍摄外行星的图像。“我们从未在土星南半球看到过像这样的现象，”研究的共同作者、美国宇航局戈达德太空飞行中心的OPAL首席研究员Amy Simon说。“北半球的六边形在我们查看土星的40多年间始终存在。这个特征不同——它似乎正在增强，使我们有了观察一个巨大的大气模式发展的难得机会。”这一发现得以实现是因为土星的季节变化逐渐使该行星的南极从地球上重新进入视野，天文学家们首次从地面观测天文台的图像中识别出了它。新研究的首席作者Agustín Sánchez-Lavega是西班牙巴斯克大学的研究人员。该大学管理一个名为行星虚拟天文台实验室的网站，接受来自全球观察者贡献的太阳系行星的地面图像。正是在这些图像中，首次在2024年，Sánchez-Lavega和业余天文学家Trevor Barry与Jean-Paul Oger注意到南极有一条微妙的起伏带。2025年拍摄的额外地面图像更强烈地指示出这个十边形结构。就是在那个时候，哈勃的观测开始发挥作用。哈勃从太空的视角提供了无与伦比的图像清晰度和空间分辨率，完整的土星旋转期间没有受到地球大气的模糊。“考虑到土星在南北喷流系统中的对称性，自1990年以来，我们一直在哈勃图像中寻找与北极六边形相对应的南极特征，”Sánchez-Lavega说。“NASA的卡西尼探测器于2004年至2017年间环绕土星，它拍摄的图像中也没有发现长时间形成的迹象。哈勃的数据确认这一特征的存在可追溯到2023年。”来自美国宇航局哈勃太空望远镜的单独滤光片清晰显示了一个环绕土星南极的十边形波，标记为“十边形”。“X”标记表示未捕捉到数据。图像来源：NASA, ESA, STScI, Agustin Sánchez-Lavega (UPV), Amy Simon (NASA-GSFC), Michael Wong (加州大学伯克利分校)；图像处理：Alyssa Pagan。这个波位于土星强大的喷流系统之一中，穿透多个大气层，表明它不仅仅是一个云层特征，而是一个垂直扩展的大气结构。十边形的明显位置略有移动，因为哈勃从不同波长捕捉图像。这些不同的波长探测土星大气中的不同高度。“最引人注目的部分是，这似乎是最近才形成的，”Simon说。“问题是，为什么它会在现在突然形成，而我们之前从未看到过？”作者表示，需要进一步的哈勃和美国宇航局的詹姆斯·韦布太空望远镜的研究，以及计算机模型的分析，以了解十边形是如何形成的，它可能持续多长时间，以及它与北极的长寿命六边形的比较。哈勃长时间的运行使天文学家能够跟踪太阳系行星和其他天体随时间的变化。OPAL计划不仅提供单一快照，还允许科学家跟踪季节变化，监测短暂的风暴，并识别其他随时间缓慢演变的大气特征。“当我们启动OPAL计划时，我们预期会有引人注目的惊喜，但我们并不知道具体会发生什么，”加州大学伯克利分校的研究共同作者Mike Wong说。“我们从OPAL得到的很多发现不仅基于一次观测，而是建立在多年的数据基础上。随着时间的推移定期观测是关键。”