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紫外线下木星的人工着色视图。除了蓝色的大红斑外，在木星南极的棕色薄雾中还可以看到另一个椭圆形特征。椭圆形是一个烟雾集中的区域，可能是行星电离层中更高位置的涡流产生的混合结果。这些深色的紫外线椭圆也会周期性地出现在北极，但不太常见。图片来源：uux.cn/Troy Tsubota和Michael Wong，加州大学伯克利分校

（神秘的地球uux.cn）据加州大学伯克利分校：几个世纪以来，木星的大红斑一直是该行星的一个恒定特征，加州大学伯克利分校的天文学家在该行星的北极和南极发现了同样大的斑点，这些斑点似乎是随机出现和消失的。

地球大小的椭圆形仅在紫外线波长下可见，嵌入了覆盖地球两极的平流层霾层中。当看到时，黑暗的椭圆形几乎总是位于每个极点明亮的极光带下方，这类似于地球的北极光和南极光。

这些斑点比周围区域吸收更多的紫外线，使它们在美国宇航局哈勃太空望远镜的图像上看起来很暗。在哈勃在2015年至2022年间拍摄的这颗行星的年度图像中，75%的时间在南极出现一个暗紫外椭圆，而在北极拍摄的八张图像中，只有一张出现了暗椭圆。

暗紫外椭圆暗示着木星强磁场中发生了不寻常的过程，这些过程向下传播到两极并深入大气层，比在地球上产生极光的磁过程要深得多。

加州大学伯克利分校的研究人员及其同事于11月26日在《自然天文学》杂志上报道了这一现象。

20世纪90年代末，哈勃望远镜首次在北极和南极探测到暗紫外椭圆，随后在2000年飞越木星的卡西尼号航天器在北极探测到，但它们很少引起人们的注意。

然而，当加州大学伯克利分校的本科生Troy Tsubota对哈勃望远镜最近获得的图像进行系统研究时，他发现它们是南极的一个共同特征——他在1994年至2022年间计算了8个南部紫外线暗椭圆（SUDO）。

在哈勃望远镜显示木星北极的所有25张全球地图中，Tsubota和资深作者、加州大学伯克利分校空间科学实验室的副研究天文学家Michael Wong只发现了两个北方紫外暗椭圆（NUDO）。

哈勃望远镜的大部分图像都是作为外行星大气遗产（OPAL）项目的一部分拍摄的，该项目由美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的行星科学家艾米·西蒙领导，也是该论文的合著者。OPAL天文学家利用哈勃望远镜每年对木星、土星、天王星和海王星进行观测，以了解它们的大气动力学和随时间的演变。

“在最初的两个月里，我们意识到这些OPAL图像在某种意义上就像一座金矿，我很快就能够构建这个分析管道，并将所有图像发送出去，看看我们得到了什么，”Tsubota说，他是加州大学伯克利分校物理、数学和计算机科学三个专业的大四学生。

“就在那时，我们意识到我们实际上可以做一些很好的科学和真实的数据分析，并开始与合作者讨论为什么会出现这些。”

Wong和Tsubota咨询了两位行星大气专家——英国纽castle-upon-Tyne诺森布里亚大学的Tomm Stallard和加州大学圣克鲁斯分校的Xi Zhang，以确定是什么原因导致这些地区出现严重雾霾。

Stallard推测，暗椭圆形可能是由行星磁场线在两个非常遥远的位置发生摩擦时产生的涡流从上方搅动的：在电离层中，Stallard和其他天文学家之前使用地面望远镜检测到旋转运动，在火山卫星Io在行星周围释放的高温电离等离子体片中。

涡流在电离层中旋转最快，随着到达每一个更深的层而逐渐减弱。就像龙卷风降落在尘土飞扬的地面上一样，漩涡的最深处搅动了朦胧的大气，形成了黄和津波塔观察到的密集点。目前尚不清楚这种混合是否会从下面吸收更多的雾霾或产生额外的雾霾。

根据观察结果，研究小组怀疑椭圆形在大约一个月的时间里形成，并在几周内消散。

张说：“黑暗椭圆中的雾霾比典型浓度厚50倍，这表明它可能是由于旋涡动力学而不是高层大气高能粒子引发的化学反应形成的。我们的观察表明，这些高能粒子的时间和位置与黑暗椭圆的出现无关。”

这些发现正是OPAL项目旨在发现的：太阳系巨行星的大气动力学与我们在地球上所知道的有何不同。

黄说：“研究不同大气层之间的联系对所有行星都非常重要，无论是系外行星、木星还是地球。”。

“我们看到有证据表明，整个木星系统中的一切都有联系，从内部发电机到卫星，从它们的等离子体鸟居到电离层再到平流层薄雾。找到这些例子有助于我们了解整个行星。”

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