這是一幅合成照片，顯示了哈勃太空望遠鏡（左）和旅行者2號太空船（右）的海王星風暴圖像。海王星的哈勃廣角相機3圖像於2018年9月和11月拍攝，顯示了一個新的黑暗風暴（頂部中心）。在旅行者號中，在中心可以看到一場被稱為大黑點的風暴。它的大小約為13,000公里乘6,600公里（大約8,000英里乘4,100英里） - 沿著地球的較長尺寸大。在風暴附近徘徊的白雲高度高於暗物質。致謝：NASA / ESA / GSFC / JPL
1989年，美國航空航天局的旅行者2號航行經過海王星 - 它的最終行星目標，然後加速到太陽系的外部極限。這是航天器首次訪問遙遠的世界。隨著工藝的放大，它拍下了在海王星南半球醞釀的兩個巨大風暴的照片。科學家將風暴稱為“大黑斑”和“暗點2”。
僅僅五年之後，1994年，美國宇航局的哈勃太空望遠鏡拍攝了地球距離27億英里（43億公里）海王星的清晰圖像。科學家們急於再次看風暴。相反，哈勃的照片顯示，地球大小的黑暗斑點和較小的暗點2都消失了。
“這當然是一個驚喜，”美國宇航局位於馬里蘭州格林貝爾特的戈達德太空飛行中心的行星科學家艾米·西蒙回憶道。 “我們習慣於觀察木星的大紅斑，這可能已經存在了一百多年。”行星科學家立即開始構建計算機模擬，以了解大黑斑的神秘消失。
現在，作為Outer Planet Atmospheres Legacy（OPAL）項目的一部分，Simon和她的同事們開始回答這些問題。由於哈勃拍攝的圖像，該團隊不僅首次見證了風暴的形成，而且制定了限制風暴系統頻率和持續時間的約束。
風暴的誕生
2015年，OPAL團隊開始每年開展一項任務，分析哈勃望遠鏡拍攝的海王星圖像，並在南半球探測到一個小黑點。從那時起，西蒙和她的同事每年都看到這個星球，並在風暴消散時對其進行監控。 2018年，出現了一個新的黑點，徘徊在北緯23度。
“我們從2015年開始追踪這場較小的風暴，我們並不一定希望能夠很快看到另一個大風暴，”西蒙談到風暴時說，風暴的大小與大黑斑相似。 “這是一個驚喜。每次我們從哈勃望遠鏡獲得新圖像時，都會出現與我們預期不同的情況。“
更重要的是，暴風雨的誕生是在相機上捕獲的。在分析2015年至2017年海王星的哈勃圖像時，該團隊發現在最近出現最近黑點的區域形成了幾個小的白色雲。他們於3月25日在“地球物理研究快報”上發表了他們的研究結果。
高海拔雲層由甲烷冰晶組成，賦予它們明亮的白色外觀。這些伴星雲被認為是在風暴上方盤旋，類似於雙凸透鏡雲遮住地球上高山的方式。在發現新風暴前幾年，他們的存在表明，黑暗斑點可能比以前認為的更深。
“就像一顆地球衛星觀測地球的天氣一樣，我們觀察海王星的天氣，”加州帕薩迪納市美國宇航局噴氣推進實驗室的行星科學家格倫·奧頓說，他也是OPAL項目的成員。就像颶風在地球上被追踪一樣，哈勃的圖像顯示了黑點的蜿蜒路徑。在近20個小時的時間內，風暴向西漂移，比海王星的高速風稍微慢一點。
但是這些海王星風暴與我們在地球或木星上看到的旋風有所不同。推動它們的風模式也是如此。類似於保持錯誤的保齡球不會進入排水溝的鐵軌，木星上的薄弱的風流將大紅斑保持在一條固定的路徑上。在海王星上，風流在地球周圍的更寬的波段中運行，使得像大黑點這樣的風暴能夠緩慢地穿越緯度。在強風將它們拉開之前，風暴通常在西部赤道風噴流和高緯度地區向東吹流之間徘徊。
還需要更多的觀察。 “我們希望能夠研究風如何隨時間而變化，”西蒙說。
平均壽命？
Simon也是由加州大學伯克利分校的本科生Andrew Hsu領導的科學家小組的成員，他們確定了這些風暴持續多久以及它們發生的頻率。
他們懷疑每四到六年就會在海王星上出現新的風暴。根據3月25日“天文學雜誌”發表的調查結果，每次風暴可能持續長達六年，但兩年的壽命更有可能。
自科學家們首次將目光投向海王星以來，共發現了六個風暴系統。旅行者2在1989年確定了兩次風暴。自哈勃於1990年發射以來，它已經看到了四次風暴。
除了分析哈勃和旅行者2號收集的數據外，該團隊還進行了計算機模擬，計算出冰冷的行星上共有8,000個黑點。當與256個檔案圖像相匹配時，這些模擬顯示，哈勃可能會發現大約70％的模擬風暴在一年內發生，大約85％至95％的風暴具有兩年的壽命。
仍然，問題漩渦。
海王星的條件仍然是一個謎。行星科學家希望接下來研究風暴中渦旋形狀和風速的變化。 “我們從來沒有直接測量海王星黑暗漩渦中的風，但我們估計風速在每秒328英尺（100米）的範圍內，與木星的大紅斑內的風速非常相似，”行星的邁克爾·黃說。加州大學伯克利分校的科學家。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上的風暴系統是如何演變的。
西蒙說，海王星的發現將對那些在銀河系中研究外行星的人有所影響，這些外行星大小與冰巨人相似。 “如果你研究系外行星並想要了解它們是如何工作的，那麼你首先需要了解我們的行星，”西蒙說。 “我們關於天王星和海王星的信息很少。”
所有人都同意這些最近的研究結果激發了追踪我們最遠的主要行星鄰居的願望。 “你知道的越多，你就越意識到自己不知道，”奧頓說。
哈勃太空望遠鏡是NASA和ESA（歐洲航天局）之間的國際合作項目。美國宇航局位於馬里蘭州格林貝爾特的戈達德太空飛行中心負責管理望遠鏡。位於馬里蘭州巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所（STScI）負責哈勃科學運營。 STScI由華盛頓特區天文研究大學協會為NASA運營。研究人員使用從哈勃太空望遠鏡獲得的與OPAL計劃相關的數據並由STScI存檔。
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