土星南极现身神秘“十边形”

土星北极那个存在了四十多年、边界规整的“六边形”气流早已是天文爱好者耳熟能详的奇观。但谁也没想到，它的“南方兄弟”会在最近悄悄现身，而且形状不是六边，而是整整十条边。

NASA哈勃空间望远镜最新拍摄的图像展示了气态巨行星土星及其南极区域，天文学家在那里发现了一种十边形大气波动。观测表明，该十边形结构延伸至土星大气的多个层次。

图源：NASA、ESA、STScI、Agustín Sánchez-Lavega（UPV）、Amy Simon（NASA-GSFC）、Michael Wong（UC Berkeley）；图像处理：Alyssa Pagan

据NASA公布的消息，哈勃空间望远镜捕捉到土星南极上空一个正在演变、由十条边构成的巨大大气波动结构，天文学家将其称为“十边形”（decagon）。这是科学家首次在土星南半球观测到如此规则、大尺度的急流图案，也让人不禁好奇：这究竟是六边形的“孪生兄弟”，还是一种全新的大气现象？

藏在多年数据里的蛛丝马迹

这项研究成果于本周三发表在《科学进展》（Science Advances）期刊上。研究团队通过梳理哈勃“外行星大气遗产计划”（OPAL）自2023年以来积累的多年观测影像，发现十边形结构其实早有端倪，最初只是一些细微、模糊的迹象，随着时间推移才逐渐清晰成型，最终演变为如今可以被明确辨认的图案。OPAL项目已经连续十余年对太阳系外行星进行年度拍摄，为科学家追踪这类缓慢演化的大气现象提供了宝贵的“时间序列”。

“我们在土星南半球从未见过这样的景象，北极的六边形四十多年来每次观测都稳定存在，而这个新结构却完全不同——它似乎还在不断增强，让我们有机会难得地见证一个巨大气流图案的形成过程。” ——研究共同作者、OPAL项目首席科学家 Amy Simon（NASA戈达德太空飞行中心）

从业余爱好者的“随手一拍”到哈勃的确认

有趣的是，这个发现最早并非来自专业望远镜，而是源于土星季节变化带来的观测契机。随着土星的四季更替，南极逐渐重新进入地球观测者的视野，来自世界各地的天文爱好者开始持续记录南极的影像。论文第一作者、西班牙巴斯克大学研究员 Agustín Sánchez-Lavega 与业余天文学家 Trevor Barry、Jean-Paul Oger，正是通过一个名为“行星虚拟天文台实验室”的地面观测图像共享平台，在2024年率先注意到南极边缘一条微妙起伏的波动带，2025年的后续地面影像更进一步印证了这个十边形结构的存在。

有了地面观测的线索，哈勃望远镜随后登场，它位于地球大气层之上，可以在土星自转的完整周期内提供不受大气扰动、清晰度极高的影像，这让研究团队得以最终确认十边形结构的真实存在，并将其出现的时间追溯到2023年。

“鉴于土星南北急流系统的对称性，我们自1990年以来就一直在哈勃影像中寻找北极六边形在南极的对应结构。而卡西尼号飞船2004年至2017年环绕土星期间拍摄的影像，也完全没有显示出这种长期存在的结构的迹象。” ——论文第一作者 Agustín Sánchez-Lavega（西班牙巴斯克大学）

不只是云层表面的“花纹”

研究显示，这个十边形波动结构位于土星强劲急流系统之中，并且贯穿大气层的多个不同高度，这说明它并非仅仅停留在云层表面的视觉图案，而是一个在垂直方向上延伸的真实大气结构。

NASA哈勃空间望远镜的单个滤光片图像清晰地显示出一个环绕土星南极的十边形波，并标注为“十边形”。字母“X”表示数据未捕获的区域。

图源：NASA、ESA、STScI、Agustín Sánchez-Lavega（UPV）、Amy Simon（NASA-GSFC）、Michael Wong（UC Berkeley）；图像处理：Alyssa Pagan

由于哈勃在不同波段拍摄的影像所探测的大气高度各不相同，十边形在图像中的位置也会随之出现细微偏移，这恰恰印证了它的立体特征。

“对我来说最有意思的一点是，这个结构似乎是最近才形成的。问题是，为什么它偏偏在此刻突然出现，而我们此前从未观测到过？” ——Amy Simon

它会像六边形一样“长寿”吗？

研究团队表示，接下来还需要哈勃望远镜和詹姆斯·韦布空间望远镜的进一步观测，并结合计算机模型分析，才能理解十边形究竟是如何形成的、能够维持多久，以及它与北极那个历经数十年依然稳定的六边形相比究竟有何异同。

哈勃望远镜服役已超过三十年，一直是追踪太阳系行星及其他天体长期变化的重要工具。与单次快照式的观测不同，OPAL项目让科学家得以持续跟踪季节性变化、捕捉短暂风暴，并识别那些需要多年积累才能显现的缓慢演化特征。

“OPAL项目启动之初，我们就预料到会有令人惊喜的发现，只是不知道具体会是什么。很多重大发现并非来自单次观测，而是建立在多年数据积累之上——持续的常规观测正在带来越来越多的新发现。” ——研究共同作者 Mike Wong（加州大学伯克利分校）

下一步：静观其变

研究团队计划继续观测土星，以确定十边形究竟会像北极六边形那样演变为长期稳定的结构，还是会持续变化、甚至消失。未来的观测还可能帮助科学家揭示是什么力量驱动了这一奇特波动，它对理解巨行星大气动力学有何意义，乃至这些现象与地球上类似的大气过程之间可能存在怎样的联系。

哈勃空间望远镜由NASA与欧洲空间局（ESA）共同合作运营，NASA戈达德太空飞行中心负责望远镜及任务的管理，洛克希德·马丁太空公司协助戈达德中心的任务运行，位于巴尔的摩、由大学天文研究协会运营的空间望远镜科学研究所则负责哈勃的科学操作。

参考

https://science.nasa.gov/missions/hubble/nasas-hubble-tracks-new-decagon-encircling-saturns-south-pole