天文学家在土星大气中探测到十边形结构

# 天文学家探测到土星大气中的十边形结构 来源：https://www.sciencealert.com/astronomers-spot-an-uncannily-geometric-10-sided-structure-in-saturns-atmosphere 天文学家探测到土星大气中的十边形结构 哈勃数据拍摄的土星南半球极地投影图，揭示了十边形的存在。\(NASA, ESA, A\. Sánchez\-Lavega \(巴斯克大学, EHU\)\) 土星 (https://www.sciencealert.com/what-is-saturn)，显然一直深藏不露。 几十年来，人类一直对围绕这颗气态巨行星北极旋转的巨大六边形困惑不已——那是太阳系中独一无二的六边形大气结构。 如今看来，这个奇异特征并非孤例——土星可能对多边形情有独钟，而非一时兴起。 在土星南极附近，由西班牙巴斯克大学奥古斯丁·桑切斯\-拉维加领导的天文学家们发现了另一个巨大的多边形——这次是*十*条边。 "这一发现表明，六边形并不像先前认为的那样特殊。事实上，土星大气的条件使得极地周围两侧都可能形成多边形波，"桑切斯\-拉维加告诉ScienceAlert。 YouTube 缩略图 土星最显著且著名的特征是其壮丽的冰质环系统，但北极的六边形无疑是第二突出的特征。 它最初在1980年和1981年旅行者号探测器的图像中被发现：一个巨大的六边形大气波在大约北纬78.5度围绕极地旋转。 在此后的几十年里，哈勃空间望远管和卡西尼\-惠更斯土星探测器也捕捉到了这个奇特特征，表明它至少稳定存在了44年。 这是一种天气现象，但为何它呈现出如此近乎完美的多边形形状，仍是一个谜。尽管科学家也曾认为土星南半球亚极地喷流可能产生类似特征，但在多次搜索中均未发现。 然后，在2024年，多边形闪电 (https://www.sciencealert.com/lightning) 第二次击中了目标。 在业余天文学家拍摄的图像中，土星南极周围可见一条黑暗、波动的线条。 2025年的研究证实了这一点。在为澳大利亚巴罗山天文台的特雷弗·巴里和法国天文协会的让\-保罗·奥热拍摄的土星图像制作极地投影图时，团队终于看到了它：十条边，形成了一个围绕极地的明确多边形。 土星正在摆造型。这次是其南极周围的一个巨大十边形。哈勃观测显示了土星南十边形在2023年至2025年间的出现。\(Sánchez\-Lavega 等人，*Sci\. Adv\.*，2026\) 哈勃空间望远镜的高质量图像证实了这一点，并使团队能够追溯到2023年。 "发现这个波确实令人意外，因为此前哈勃空间望远镜拍摄的土星图像以及卡西尼号航天器在2004年至2017年环绕土星期间拍摄的图像都未曾显示它，"桑切斯\-拉维加说。 十边形以南纬60度为中心，似乎是乘坐在一股强大的土星东风喷流上的巨大大气波。喷流本身以约420公里（260英里）每小时的速度环绕行星，而十边形则以相对悠闲的约10公里每小时的速度移动。 与六边形 (https://www.sciencealert.com/saturn-hexagon-jet-stream-towering-high-into-stratosphere-north-pole) 一样，十边形似乎不仅仅是停留在可见云顶上的一个图案。不同波长的观测显示了其形状在不同高度和纬度上的痕迹，表明这是一个嵌入土星大气中、垂直分层的巨大结构。 从根本上说，它与六边形属于同一类现象，但——尽管边数不同——这两个多边形并非彼此的镜像。 土星正在摆造型。这次是其南极周围的一个巨大十边形。卡西尼号航天器于2016年在自然光下拍摄的土星。其著名的六边形在北极周围可见。\(NASA/JPL\-Caltech/Space Science Institute (https://science.nasa.gov/photojournal/staring-at-saturn/)\) "除了边数不同之外，"桑切斯\-拉维加解释说，"十边形在南半球所处的纬度比六边形低，可能也不如六边形稳定，因为我们看到它才形成不久。" 关于这些差异，存在许多问题。为何十边形仅在最近几年形成，而六边形却已稳定存在数十年？为何它们的纬度位置不同？ 为什么南方的多边形有十条边，而北方则是自然偏好的六条边 (https://nautil.us/why-nature-prefers-hexagons-235863)？ "这可能与纬度差异、背景风场结构有关，甚至可能与附近纬度存在一个高压涡旋有关，该涡旋可能迫使了波的形成，"桑切斯\-拉维加告诉ScienceAlert。 甚至还有一个看似合理的嫌疑对象。 就在十边形的北边，有一个大约4000公里宽的反气旋——一个研究者称之为红斑的高压涡旋，它是木星 (https://www.sciencealert.com/the-weirdest-facts-about-jupiter) 著名风暴的小型、临时类似物。有趣的是，十边形在该涡旋附近最为明显，在行星的另一侧则最不清晰。 土星正在摆造型。这次是其南极周围的一个巨大十边形。三种十边形形成情景的模拟。\(Sánchez\-Lavega 等人，*Sci\. Adv\.*，2026\) 研究人员进行了模拟，以确定这场风暴——或其他某些扰动——是否可能在十边形的形成中发挥了作用。 然而，他们的模拟情景都无法精确复现观测到的十边形。 当然，还有一个小小的障碍。 "该纬度附近有一个反气旋驱动振荡的假设很有吸引力，"桑切斯\-拉维加说。"1980年发现六边形时情况也类似，但后来附近的涡旋消失了，而六边形依然存在。" 因此，目前答案仍令人垂涎却又遥不可及。目前，十边形仍然存在——在未来几个月和几年观察其变化，可能会揭示更多关于其形成机制的信息。 订阅ScienceAlert的免费事实核查通讯 (https://www.sciencealert.com/newsletter?int_promo=stargazing) 土星在每29.5年绕太阳公转一周时，其自转轴是倾斜的，这使得行星上每个季节都持续约7.5年的漫长时光。其南半球目前正在从春季向夏季过渡，越来越朝向太阳倾斜。 **相关：土星卫星的惊人新照片必须亲眼目睹才能相信 (https://www.sciencealert.com/amazing-new-photos-of-saturns-moons-have-to-be-seen-to-be-believed)** 照射到南半球——以及十边形——的太阳辐射增加，可能会引发一些有趣的变化。随着南极进一步倾斜进入视野，天文学家将拥有越来越好的有利位置来观察它们的变化。 "我们需要了解十边形如何演变——换句话说，在未来几年，它是会变得不稳定并解体，还是会随着太阳辐射增加而变得更加稳定和强健，"桑切斯\-拉维加说。 土星的六边形至少已持续了44年；我们是在它确立之后很久才得知其存在的。 而对于十边形，科学家们现在拥有了一手观察土星实时构建其多边形的绝佳位置——无论发生什么，都将会是一场精彩的演出。 该研究已发表在《科学进展》(https://dx.doi.org/10.1126/sciadv.aee4251) 上。 本文由菲奥娜·麦克唐纳 (https://www.sciencealert.com/fiona-macdonald) 进行事实核查，并由菲奥娜·麦克唐纳 (https://www.sciencealert.com/fiona-macdonald) 编辑。尽管我们为自己的流程感到自豪，但我们毕竟只是凡人。如果您发现错误，请告知我们 (https://www.sciencealert.com/contact-us)。