NASA科学家对天王星北极气旋进行首次观测。

在三个不同的微波波段上拍摄的天王星及其北极极冠。NASA / JPL-Caltech / VLA

天王星正在慢慢地把它的“头”转过来，正在变成一只注视着地球的“怪眼”。人们在近几十年中第一次能够在地球上正视它的北极。而这一瞥也正验证了天文学家们的猜想：天王星远非表面上那么平静祥和。它看似波澜不惊的淡蓝色大气层内，实际上蕴含着巨大的能量。

位于新墨西哥的北美甚大射电望远镜阵列（VLA）近日通过射电波热辐射探测发现，天王星的北极盘旋着一个巨大的气旋。

极地气旋在行星大气层中并不罕见。几乎所有行星——至少所有太阳系行星都是这样——这其中既包括木星、土星和海王星，还包括金星、火星，乃至地球。极地气旋是由高空气流推动形成的，但是具体到不同的行星，细节则各不相同。

1986年，旅行者2号拍摄的天王星。NASA / JPL-Caltech

1986年旅行者2号探测器近距离飞掠天王星，发现天王星的南极存在一个气旋。天王星南极的风速可达每小时900千米。由于这个气旋的存在，旅行者2号探测到了风速的变化。但是当年旅行者2号没有机会到天王星的北极去看看，所以人们一直不能确定天王星的北极是否也存在气旋，直至今天。

看不到天王星的北极是有原因的，因为天王星是太阳系最大的“躺平”主义者。天王星的自转轴倾角接近98度，它就像一个围绕着太阳在黄道面上滚动的球。由于这种特殊的姿态，在它长达84个地球年的一年中，会有很长一段时间只能从地球看到它南北极中的一极，甚至两者都看不到。

幸运的是，随着天王星的“滚动”，自2015年之后，天王星的北半球开始“入春”，它的北极开始朝向地球。2018年和2022年，哈勃太空望远镜拍到了天王星北极存在气旋的首个证据——一个明亮而模糊的极冠。

2015年、2021年和2022年，VLA对天王星的观测结果显示，天王星北极大气环流和气温发生了变化。VLA在天王星北纬80度附近发现了一条暗环。这条暗环让人联想起旅行者2号当年在天王星南极周围发现的亮环，那条亮环被认为是天王星大气中密度较高的一个区域。而在这条暗环内部，人们还发现了一个亮斑。这种结构可能表明，天王星北极气旋中心的温度要比外围（-224摄氏度）高。这也是气旋的典型特征之一。

天王星气旋并不像地球上的气旋那样由水汽组成，其主要成分是甲烷、氨和硫化氢等冰晶。天王星的北极气旋也不会移动，它和土星、木星等气体巨行星的极地气旋一样，始终固定在极点上方。

目前科学家对于这个气旋还知之甚少，不知道它与天王星的南极气旋有多少相似性。想要知道它是否会随着时间的推移而变化，还需要以多年的长久观测为基础。而初步的观测结果显示，天王星北极的这个气旋中心正在随着天王星北半球春季的持续而变得越来越明亮。

天王星一直以来都不是科学界争相研究、探测的热点。但近年来，包括中国在内的许多国家开始对它表现出越来越浓的兴趣，纷纷表示要向天王星发射探测器。针对天王星的研究想必也会随之掀起一波高潮。

2022年哈勃拍摄的天王星北极极冠。NASA / ESA / STScI

参考
NASA Scientists Make First Observation of a Polar Cyclone on Uranus
https://www.jpl.nasa.gov/news/nasa-scientists-make-first-observation-of-a-polar-cyclone-on-uranus
Evidence of a Polar Cyclone on Uranus From VLA Observations
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023GL102872