木星的巨大体积——可以容纳约1000个地球——以及它那旋转的、摇摆不定的大红斑通常会吸引大部分注意力。现在，这颗行星的南北两极也进入了讨论。一个天文学家团队在两极都发现了同样大小的、看似随机出现和消失的斑块。这些发现的详细信息刊载于11月26日发表在《自然天文学》杂志上的一项研究中。
紫外线暗椭圆形最早是在20世纪90年代末，由美国宇航局的哈勃太空望远镜在南北两极探测到的。在卡西尼探测器于2000年飞掠木星期间，它也证实了木星北极的这些椭圆形，但这些椭圆形并没有引起科学家们的广泛关注。
最终，该研究的合著者、加州大学伯克利分校的本科生 Troy Tsubota 对近期的哈勃图像进行了系统性研究，并发现这些椭圆形是南极的常见特征。在1994年至2022年间，他数到了八个南极紫外线暗椭圆形。在哈勃显示木星北极的所有25张地图中，Tsubota 和伯克利天文学家兼合著者 Michael Wong 只发现了两个北极紫外线暗椭圆形。
这些斑块的形状像大小与我们地球相似的椭圆形，并且只在紫外线波长下可见。它们嵌入在木星顶端和底部的平流层霾层中，类似于地球上的北极光和南极光。由于这些斑块比周围区域吸收更多的紫外线，所以在哈勃拍摄的图像中显得很暗。在哈勃拍摄的2015年至2022年间的木星年度图像中，南极约75%的时间会出现一个紫外线暗椭圆形。而在拍摄的八张北极图像中，只有一个显示有暗椭圆形。
据研究团队称，这些紫外线暗椭圆形表明在木星的强磁场中正在发生一些不同寻常的过程。这个磁场延伸到两极，并深入到行星大气层深处，其深度远超我们地球上产生极光所能涉及的磁场过程。
大部分哈勃图像是作为外行星大气层遗产（OPAL）项目的一部分拍摄的，该项目由NASA戈达德太空飞行中心行星科学家、该研究的合著者Amy Simon领导。OPAL天文学家利用哈勃对木星、土星、天王星和海王星进行年度观测，以了解它们的大气动力学和随时间的演变。
“在前两个月，我们意识到这些OPAL图像在某种意义上就像一座金矿，我非常迅速地构建了这个分析流程，并将所有图像输入进去，看看能得到什么结果，”如今已是伯克利大四学生的Tsubota在一份声明中说道。“那时我们才意识到，我们实际上可以做一些有益的科学研究和真实的数据分析，并开始与合作者讨论这些现象出现的原因。”
随后，伯克利的研究团队咨询了两名行星大气专家，以帮助他们确定导致这些密集霾区域的原因：研究合著者、英国诺森布里亚大学的Tom Stallard和加州大学圣克鲁兹分校的Xi Zhang。根据Stallard的理论，这个暗椭圆形很可能是由一个涡旋从上方搅动形成的，该涡旋产生于木星的磁力线在两个非常遥远的位置发生摩擦。摩擦可能发生在电离层——通过地面望远镜已经探测到这里的旋转运动——以及围绕其卫星木卫一的电离等离子体鞘中。
涡旋在电离层中旋转速度最快，并在到达更深层时减弱。就像龙卷风袭击布满灰尘的地面一样，涡旋最深的延伸搅动了霾状大气，从而在两极形成浓密的斑块。目前尚不清楚这种混合作用是从下方搅动起更多的霾，还是产生了额外的碎屑。研究团队推测，这些椭圆形大约在一个月内形成，并在几周内消散。
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“这些暗椭圆形中的霾浓度是普通浓度的50倍，这表明它很可能是由旋转涡旋动力学引起的，而不是由高能粒子触发的上层大气化学反应引起的，”Zhang在一份声明中说道。“我们的观测表明，这些高能粒子的出现时间和地点与暗椭圆形的出现并不相关。”
据研究团队称，这些结果加强了OPAL项目可以帮助我们了解太阳系巨行星大气动力学与我们所知的地球大气动力学之间的差异。
“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，”Wong在一份声明中说道。“我们发现了连接整个木星系统一切的证据，从内部发电机，到卫星及其等离子体环，再到电离层，最后到平流层霾。发现这些例子有助于我们全面理解这颗行星。”
