詹姆斯·韦伯太空望远镜发现在土星的天空中的“暗珠子”和古怪的星图案：“这些特征是完全的出乎意料的”

By Sharmila Kuthunur published 14 hours ago

James Webb Space Telescope

“这些特征是完全的出乎意料的，而且目前完全的无法解释 “。

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来自2024年11月的詹姆斯·韦伯太空望远镜的图像蒙太奇显示土星的奇特上层大气特征：暗色珠子一样斑块被嵌在极光晕中（右），以及一个从极地延伸出的倾向一旁的星形图案（左）。(Image credit: NASA/ESA/CSA/Stallard et al 2025)

对一颗因它的美丽和神秘闻名的行星，土星只是变得甚至更神秘。

来自詹姆斯·韦伯太空望远镜的最新观测——土星高层大气的又最详细的——揭示穿过土星的辉光极光中散落的“暗珠”和一个双臂神秘的缺失的星形图案。从来没有在其他天体上见过像这些一样的特征。

领导这项研究的英国诺森比亚大学天文学家汤姆·斯托拉德在一份声明中说，“这些特征是完全的出乎意料的，目前完全无法解释的”。

科学家说，研究这些奇特性可以揭示关于土星的磁泡如何与它的大气交换能量的重要线索，一个为土星的闪烁极光提供动力的过程。

这些发现于上周被提交给在芬兰赫尔辛基举行的欧洲行星科学大会-行星分会会议上。

在土星的大气层中的一个新谜题

为捕获这些图像，来自美国、英国和法国的23位科学家组成的一个团队在2024年11月29日用詹姆斯·韦伯太空望远镜来观测土星连续10个小时——大约在快速自转的巨行星上一个整天。他们从氢离子和甲烷追踪了红外光，这两种物质提供关于在土星的天空中化学成分和运动的有价值的线索。

在云层上方约680英里(1,100公里）处，研究团队发现了被嵌在土星极光中的一串深色珠子一样斑块。新研究报告这些珠子像在光中的微小孔洞一样，稳定呆着数小时，且在一天中仅漂移几度。

在平流层中更低约310英里(500公里）的地方，詹姆斯·韦伯太空望远镜揭示了一个从北极朝向赤道延伸的蜿蜒的星形特征。不是像一个雪花一样有六个对称的臂，而是仅四个到达了向外——留下两个明显的缺失并创造一个倾向一边的星。

珠子和星臂一起画出土星的天空的一幅奇特、分层的肖像。有趣的是最亮的星“臂” 直接与它上方的最暗珠子排起队。斯塔拉德在声明中说，“但在这个点上不清楚是否它们实际的被连接，还是它只是一个巧合”。

研究人员考虑了这些珠子是否可能被以土星的所谓“E环”形式的冰粒子雨造成，该环恒定的被来自土卫二的间歇泉补充。但研究指出，E环是太平滑和均匀不能产生如此块的特征。

相反，暗珠子可能是风在土星的上层大气中碰撞的结果，在极光中创造出现像暗斑块一样的湍流区域。

有趣的是，当研究人员映射了星形臂时，他们发现臂出现与土星神秘六边形的四个角排起队。这在行星的北极是一个巨大的六边形云模式，第一次被上世纪80年代美国宇航局的旅行者号探测器发现，六角形长期以来已经困惑了科学家们。最新发现提示它可能被联系到这些奇怪的大气层特征。

土星的高层大气是如此微弱以致长期以来一直是太阳系中最难来研究的区域之一。甚至美国宇航局的卡西尼号宇宙飞船环绕了土星13年不能够发现这些一样的特征。科学家说，通过探测比地面望远镜能观测到数千倍更弱的辐射，詹姆斯·韦伯太空望远镜已经为探究土星的神秘天空开辟了一个全新的窗口。

斯塔拉德在声明中说，“詹姆斯·韦伯太空望远镜的难以置信的灵敏度已经彻底改变我们的来观测这些大气层的能力，揭示完全不像我们之前在任何行星上看到的结构”。

随土星现在在它的春分附近——仅每15个地球年来一次的季节性里程碑，当阳光直射在赤道上时，科学家们是热心来看珠子和星臂如何演变。随着北半球移动进入秋季，移变的阳光可能重新形成这些图案，因此詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测是高在研究人员的愿望列表上。

现在，这些奇怪的珠子和缺失的臂仍然没有解决，但多亏詹姆斯·韦伯太空望远镜天文学家最后有这些图像和秘密来追逐。

一项关于这些结果的研究被发表在8月下旬的《地球物理研究快报》上。