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2026-09-05 16:45

不可思议!天文学家在土星南极发现巨大十边形图案

如果说太阳系里有什么最像外星造物的自然景观,土星北极的六边形绝对榜上有名。

1980和1981年,旅行者1号和2号先后掠过土星,它们在北极附近拍到一个规整得不像自然产物的六边形大气波纹。

从那次发现起,它一转就是四十多年,到如今它连形状都没怎么变过。

对于出现在土星大气的几何图案,天文学家一直有个疑问:这种几何形状的大气波纹,是土星独有的偶然,还是气态行星的常态?

这一问,就是四十多年。

直到最近一项新研究的出现,让科学家看到了希望。

2026年9月2日《科学进展》发表了一项研究:科学家在土星南极又发现了一个十边形图案。

2024年的时候,一位业余天文学家拍摄土星,在行星南极周围隐约看到一条暗淡的波浪状线条。

2025年,天文学家特雷弗-巴里和保罗-奥格在拍摄的土星图像创建极地投影时,也发现土星南极有十条边的几何图案。

天文学家追溯到2023年,在哈勃望远镜的拍摄中也看到了这个图案。

所以可以判定,它是真实存在。

之前没有发现这个图案,这倒不是天文学家粗心。

土星自转轴倾斜约27度,它绕太阳一圈差不多30年,一个季节也就是七年半。

受自转轴倾斜和公转位置变化的影响,2012年年中之后,从地球观测土星南半球的视角就越来越差,极地细节难以分辨,所以再厉害的望远镜也很难看清。

直到2023年,随着土星在轨道上的位置移动,南半球才重新露出清晰的真容。

但也还有一个更关键的原因:它是近些年才刚刚形成的新结构,与已经稳定了至少44年的北极六边形不是同时期产物。

因为无论是哈勃望远镜拍摄的早期土星图像,还是卡西尼号探测器在 2004 年至 2017 年绕土星运行期间,都没有显示过它的存在。

乍一看,它和北极六边形像是同类:它们都是在强劲的东向喷流上,不是云层表面的浮影。

用不同波长的光穿透不同高度的大气,我们能看到十边形的轮廓从高空平流层一直延伸到深层对流区,它垂直跨越了多个大气层次,横向覆盖13000公里的纬度范围,是一个实打实的三维立体结构。

于是科学家推测,它和六边形本质上是同一种东西:它们是被极地喷射气流的弯曲束缚住的大气波动,它们既跑不出纬度带,也逃不出垂直的气层,只能绕着极点转,慢慢就变成了规整的多边形。

不过仔细比对后,两者还是有很大的差距。

北极六边形贴在北纬78.5度,紧挨着极点,几乎纹丝不动地转了四十多年。

而南极十边形却是在南纬58到63度之间,离极点更远,而且自身移动极慢,它底下的喷射气流以每秒116米的速度向东快速旋转;可十边形自己每秒只挪动2.5米,时速不到10公里。

这相当于站在飞驰的高铁顶上慢慢的散步,相对于喷射的气流,它其实在向西倒退。

而更特别的是它的摆动。

研究团队追踪了十个顶点好几个月,发现它们不是正常的绕圈,而是在经度方向来回晃动,每32天晃一个来回,最大摆幅能到8.4度。

这种周期性摆动,在稳定的北极六边形上从来没见过,这说明十边形内部的气流动力学,要比六边形复杂得多。

所以这样一个规整的十边形,到底是怎么形成的?

研究团队用简化的大气流体模型做了三组模拟,试探可能的形成路径,但却没有一组能完美复刻真实的十边形。

它的形成依旧是个迷。

那为什么北边是六条边,南边却是十条呢?

对于这个问题,目前也没有确定答案。

可能的影响因素是纬度:六边形靠近北极,纬度圈周长小;十边形离极点更远,纬度圈周长是前者的两倍多,也就有条件容纳更多边数。

但具体到为什么刚好是六条和十条,还和喷射气流的强度、曲率、垂直结构都有关系,需要更精细的模型才能解释。

在很多人看来,这不过是又发现了一个奇怪的行星图案。

但在行星科学家眼里,这是一份难得的机会。

我们看到北极六边形的时候,它已经是个成品了,稳定、规整、几乎不变,我们只能靠推测还原它的过去。

而南极十边形不一样,它似乎是刚刚形成,它每一年都有新变化。

接下来几年,土星南半球会从春天步入夏天,阳光照射越来越强,大气温度和喷流结构都会跟着变。

那个时候,十边形到底会越变越稳固,还是会在季节变化里消散?

没人知道答案。

而这个问题的答案,或许就能解开气态巨行星为什么会长出几何图形这个谜题。

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