Astronomer som använde NASA:s rymdteleskop Hubble såg en mystisk mörk virvel på Neptunus plötsligt styra bort från en trolig död på den gigantiska blå planeten.

Stormen, som är bredare än Atlanten, föddes på planetens norra halvklot och upptäcktes av Hubble 2018. Observationer ett år senare visade att den började driva söderut mot ekvatorn, där sådana stormar förväntas försvinna ur sikte. Till observatörernas förvåning, Hubble såg att virveln ändrade riktning i augusti 2020, fördubblas tillbaka till norr. Även om Hubble har spårat liknande mörka fläckar under de senaste 30 åren, detta oförutsägbara atmosfäriska beteende är något nytt att se.

Lika förbryllande, stormen var inte ensam. Hubble upptäckte en annan mindre mörk fläck i januari i år som tillfälligt dök upp nära sin större kusin. Det kan möjligen ha varit en bit av den gigantiska virveln som bröt av, flöt iväg, och försvann sedan i efterföljande observationer.

"Vi är glada över dessa observationer eftersom detta mindre mörka fragment potentiellt är en del av den mörka fläckens störningsprocess, " sa Michael H. Wong vid University of California i Berkeley. "Detta är en process som aldrig har observerats. Vi har sett några andra mörka fläckar blekna bort och de är borta, men vi har aldrig sett något störa, även om det förutspås i datorsimuleringar."

Den stora stormen, vilket är 4, 600 mil tvärs över, är den fjärde mörka fläcken Hubble har observerat på Neptunus sedan 1993. Två andra mörka stormar upptäcktes av rymdfarkosten Voyager 2 1989 när den flög förbi den avlägsna planeten, men de hade försvunnit innan Hubble kunde observera dem. Sedan dess, endast Hubble har haft skärpan och känsligheten i synligt ljus för att spåra dessa svårfångade egenskaper, som har dykt upp i tur och ordning och sedan försvunnit under en varaktighet på cirka två år vardera. Hubble upptäckte den senaste stormen i september 2018.

elak väder

Neptunus mörka virvlar är högtryckssystem som kan bildas på medelbreddgrader och kan sedan vandra mot ekvatorn. De börjar förbli stabila på grund av Coriolis-krafter, som får stormar på norra halvklotet att rotera medurs, på grund av planetens rotation. (Dessa stormar är till skillnad från orkaner på jorden, som roterar moturs eftersom de är lågtryckssystem.) som en storm driver mot ekvatorn, Corioliseffekten försvagas och stormen sönderfaller. I datorsimuleringar av flera olika team, dessa stormar följer en mer eller mindre rak väg till ekvatorn, tills det inte finns någon Coriolis-effekt för att hålla ihop dem. Till skillnad från simuleringarna, den senaste jättestormen migrerade inte in i den ekvatoriala "dödzonen".

"Det var riktigt spännande att se den här agera som den ska agera och sedan helt plötsligt stannar den bara och svänger tillbaka, " sa Wong. "Det var överraskande."

Dark Spot Jr.

Hubble-observationerna avslöjade också att den mörka virvelns förbryllande vägvändning inträffade samtidigt som en ny fläck, informellt bedömd som "mörk fläck jr., " dök upp. Den senaste platsen var något mindre än sin kusin, mäter ca 3, 900 mil tvärs över. Det var nära sidan av den huvudsakliga mörka fläcken som vetter mot ekvatorn - den plats som vissa simuleringar visar att en störning skulle inträffa.

Dock, tidpunkten för den mindre fläckens uppkomst var ovanlig. "När jag först såg den lilla fläcken, Jag trodde att den större stördes, " sa Wong. "Jag trodde inte att en annan virvel skulle bildas eftersom den lilla är längre bort mot ekvatorn. Så det är inom denna instabila region. Men vi kan inte bevisa att de två är relaterade. Det förblir ett fullständigt mysterium.

"Det var också i januari som den mörka virveln stoppade sin rörelse och började röra sig norrut igen, " tillade Wong. "Kanske genom att kasta bort det fragmentet, det var tillräckligt för att stoppa den från att röra sig mot ekvatorn."

Forskarna fortsätter att analysera mer data för att avgöra om rester av mörk fläck jr. kvarstod under resten av 2020.

Mörka stormar fortfarande förbryllande

Det är fortfarande ett mysterium hur dessa stormar bildas, men denna senaste gigantiska mörka virvel är den bäst studerade hittills. Stormens mörka utseende kan bero på ett förhöjt mörkt molnlager och det kan berätta för astronomer om stormens vertikala struktur.

En annan ovanlig egenskap hos den mörka fläcken är frånvaron av ljusa följeslagare moln runt den, som fanns på Hubble-bilder som togs när virveln upptäcktes 2018. Tydligen, molnen försvann när virveln stoppade sin färd söderut. De ljusa molnen bildas när luftflödet störs och leds uppåt över virveln, orsakar att gaser sannolikt fryser till metaniskristaller. Bristen på moln kan avslöja information om hur fläckar utvecklas, säger forskare.

Väderöga på de yttre planeterna

Hubble tog många av bilderna av de mörka fläckarna som en del av programmet Outer Planet Atmospheres Legacy (OPAL), ett långsiktigt Hubble-projekt, ledd av Amy Simon från NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, som årligen fångar globala kartor över vårt solsystems yttre planeter när de är närmast jorden i sina banor.

OPALs huvudmål är att studera långsiktiga säsongsförändringar, samt fånga jämförelsevis övergående händelser, såsom uppkomsten av mörka fläckar på Neptunus eller potentiellt Uranus. Dessa mörka stormar kan vara så flyktiga att några av dem tidigare kan ha dykt upp och bleknat under fleråriga luckor i Hubbles observationer av Neptunus. OPAL-programmet säkerställer att astronomer inte missar en till.

"Vi skulle inte veta något om dessa senaste mörka fläckar om det inte var för Hubble, ", sa Simon. "Vi kan nu följa den stora stormen i flera år och se dess hela livscykel. Om vi ​​inte hade Hubble, då kan vi tro att den stora mörka fläcken som Voyager såg 1989 fortfarande finns där på Neptunus, precis som Jupiters stora röda fläck. Och, vi skulle inte ha känt till de fyra andra platserna som Hubble upptäckt." Wong kommer att presentera teamets resultat den 15 december på höstmötet för American Geophysical Union.