几个世纪以来，木星的大红斑一直是这颗行星的一个恒定特征，加州大学伯克利分校的天文学家在木星的南北两极发现了同样大的斑点，它们似乎随机出现和消失。

　　只有在紫外线波段才能看到的地球大小的椭圆，嵌在覆盖地球两极的平流层薄雾层中。当人们看到这些黑暗的椭圆时，它们几乎总是位于两极明亮的极光区下方，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拍摄的图像中显得更暗。在哈勃望远镜于2015年至2022年间拍摄的年度地球图像中，在南极75%的时间里出现了一个黑暗的紫外线椭圆形，而在北极拍摄的8张照片中，只有一张出现了黑暗的椭圆形。

　　黑暗的紫外线椭圆暗示了木星强磁场中正在发生的不寻常的过程，这种磁场向下传播到两极，深入大气层，比地球上产生极光的磁场过程要深得多。

　　加州大学伯克利分校的研究人员和他们的同事今天（11月26日）在《自然天文学》杂志上报道了这一现象。

　　上世纪90年代末，哈勃望远镜首次在北极和南极发现了暗紫外线椭圆，随后，2000年飞越木星的卡西尼号宇宙飞船在北极发现了暗紫外线椭圆，但它们没有引起多少关注。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个南方的紫外线暗椭圆（SUDO）。在哈勃望远镜拍摄的所有25张显示木星北极的全球地图中，Tsubota和资深作者Michael Wong（加州大学伯克利分校空间科学实验室的副研究天文学家）只发现了两个北紫外暗椭圆（NUDO）。

　　哈勃望远镜拍摄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，该项目由美国宇航局戈达德太空飞行中心的行星科学家、该论文的合著者艾米·西蒙（Amy Simon）指导。利用哈勃望远镜，OPAL天文学家每年对木星、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图像就像一座金矿，从某种意义上说，我很快就能够构建这个分析管道，并发送所有的图像，看看我们得到了什么，”Tsubota说，他是加州大学伯克利分校的大四学生，主修物理、数学和计算机科学三个专业。“那时我们意识到，我们实际上可以做一些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现象。”

　　Wong和Tsubota咨询了两位行星大气专家——英国泰恩河畔纽卡斯尔诺森比亚大学的Tom Stallard和加州大学圣克鲁斯分校的Xi Zhang——以确定是什么导致了这些地区的浓雾。斯托拉德推测，这个黑色的椭圆形很可能是由行星的磁力线在两个非常遥远的地方发生摩擦时产生的漩涡从上面搅拌而成的：一个是电离层，斯托拉德和其他天文学家以前用地面望远镜探测到电离层的旋转运动，另一个是火山卫星木卫一在行星周围脱落的热的电离等离子体。

　　涡旋在电离层旋转得最快，越深入电离层就越弱。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Wong和Tsubota观察到的密集点。目前尚不清楚这种混合是会从下方吸出更多的雾霾，还是会产生更多的雾霾。

　　根据观察结果，研究小组怀疑椭圆形在大约一个月的时间内形成，并在几周内消散。

　　“黑色椭圆区域的雾霾浓度是典型浓度的50倍，”张教授说，“这表明它可能是由于漩涡动力学而不是由高层大气中的高能粒子引发的化学反应而形成的。”我们的观察表明，这些高能粒子的时间和位置与暗椭圆的出现无关。”

　　这些发现正是OPAL项目设计的目的：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。

　　“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，”王说。“我们看到了一个连接整个木星系统中所有事物的过程的证据，从内部发电机到卫星及其等离子体torii到电离层到平流层烟雾。找到这些例子有助于我们了解整个地球。”

　　这项工作得到了美国国家航空航天局的支持。