Giống như Trái đất, sao Thiên Vương và sao Hải Vương có mùa và trải nghiệm những thay đổi trong mô hình thời tiết. Nhưng không giống như Trái đất, các mùa trên các hành tinh này kéo dài trong nhiều năm chứ không phải hàng tháng và các kiểu thời tiết xảy ra ở quy mô không thể tưởng tượng được theo tiêu chuẩn Trái đất. Một ví dụ điển hình là những cơn bão đã được quan sát thấy trong bầu khí quyển của sao Hải Vương và sao Thiên Vương, trong đó bao gồm cả điểm tối lớn nổi tiếng của sao Hải Vương.
Trong thói quen hàng năm theo dõi Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, NASA Kính thiên văn vũ trụ Hubble (HST) gần đây đã cung cấp các quan sát cập nhật về cả hai kiểu hành tinh thời tiết. Ngoài việc phát hiện ra một cơn bão mới và bí ẩn trên Sao Hải Vương, Hubble còn cung cấp một cái nhìn mới mẻ về một cơn bão tồn tại lâu quanh cực Bắc Uranus. Những quan sát này là một phần của HubbleNhiệm vụ dài hạn để cải thiện sự hiểu biết của chúng ta về các hành tinh bên ngoài.
Những hình ảnh mới được chụp như là một phần của chương trình Di sản ngoài hành tinh (OPAL), một thời gian dài Hubble dự án do Amy Simon thuộc Trung tâm hàng không vũ trụ NASA NASA Goddard dẫn đầu. Hàng năm, chương trình này ghi lại các bản đồ toàn cầu của các hành tinh bên ngoài Hệ mặt trời của chúng ta khi chúng ở gần Trái đất nhất. Một trong những mục tiêu quan trọng của OPAL, là nghiên cứu các thay đổi theo mùa dài hạn và các sự kiện tương đối nhất thời, chẳng hạn như sự xuất hiện của các điểm tối.
Phát hiện ra chúng không phải là nhiệm vụ dễ dàng, vì những điểm tối này xuất hiện nhanh chóng và tương đối ngắn, đến mức một số có thể đã xuất hiện và biến mất trong những khoảng trống nhiều năm trong các quan sát của Hải vương Hubble. Đây là một mục tiêu khác của chương trình OPAL, đó là đảm bảo rằng các nhà thiên văn học không bỏ lỡ một mục tiêu khác.
Điểm tối mới nhất này, có đường kính khoảng 11.000 km (6.800 mi), xuất hiện ở trung tâm hàng đầu của hành tinh. Hubble lần đầu tiên phát hiện ra nó vào tháng 9 năm 2018, khi bán cầu nam của Hải Vương tinh đang trải qua mùa hè. Điều này phù hợp với sự thay đổi theo mùa trên hành tinh, nơi sự ấm lên ở bán cầu nam khiến cho các kiểu thời tiết trở nên kịch tính hơn ở phía bắc.
Mặc dù không rõ chính xác những cơn bão này hình thành như thế nào, nghiên cứu mới của Simon và nhóm OPAL chỉ ra rằng chúng hình thành nhanh chóng, kéo dài từ bốn đến sáu năm, và sau đó biến mất trong suốt hai năm. Giống như Sao Mộc Lớn Red Spot, các xoáy đen xoáy theo hướng chống lốc xoáy và dường như nạo vét vật chất từ các cấp độ sâu hơn trong bầu khí quyển băng khổng lồ.
Trên thực tế, các quan sát của Hubble thu được từ năm 2016 dường như chỉ ra rằng các xoáy có thể phát triển sâu hơn trong bầu khí quyển Sao Hải Vương và chỉ có thể nhìn thấy khi đỉnh bão đạt đến độ cao. Trong khi đó, chúng được đi kèm với các đám mây đồng hành của người Viking, có thể nhìn thấy trong các hình ảnh của Hubble dưới dạng các mảng trắng sáng ở bên phải của tính năng tối.
Những đám mây này bao gồm các khí mêtan đóng băng khi các xoáy làm cho luồng không khí xung quanh bị chuyển hướng lên trên trong cơn bão. Đám mây dài và mỏng ở bên trái của điểm tối là một tính năng thoáng qua không phải là một phần của hệ thống bão. Điều tương tự cũng đúng với Sao Thiên Vương, cho thấy một đám mây lớn sáng chói trên khắp cực bắc.
Trong trường hợp Uranus, các nhà khoa học tin rằng đây là kết quả của định hướng độc đáo của Uranus, trong đó trục của nó nghiêng hơn 90 ° so với đường xích đạo của Sun Sun. Do sao Thiên Vương quay quanh thực tế về phía nó, Mặt trời chiếu gần như trực tiếp vào cực bắc trong suốt mùa hè ở bán cầu bắc. Hiện tại, Uranus đang tiến gần đến giữa mùa hè, điều này đang khiến khu vực nắp cực xuất hiện nổi bật hơn.
Nắp cực này có thể là kết quả của sự thay đổi theo mùa trong dòng chảy khí quyển và đi kèm với một đám mây băng metan lớn, nhỏ gọn gần rìa của nó trong hình ảnh. Cũng có thể nhìn thấy là một dải mây hẹp bao quanh hành tinh phía bắc xích đạo. Đây là một bí ẩn khác về Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, đó là cách các dải như thế này bị giới hạn trong phạm vi hẹp như vậy khi hành tinh Lốc có những tia gió thổi về phía tây rộng như vậy.
Đây là cơn lốc bí ẩn thứ tư được chụp bởi Hubble kể từ năm 1993 và là lần thứ sáu kể từ khi các nhà thiên văn học lần đầu tiên biết đến những hiện tượng này. Hai điểm tối đầu tiên được phát hiện bởi Hành trình 2 tàu vũ trụ khi nó thực hiện chuyến bay lịch sử của sao Hải Vương vào năm 1989. Kể từ đó, chỉ có Kính thiên văn vũ trụ Hubble đã có thể theo dõi các tính năng này vì độ nhạy của nó đối với ánh sáng xanh.
Những hình ảnh này là một phần của cơ sở dữ liệu ngày càng tăng của ảnh chụp nhanh Hubble của Sao Hải Vương và Sao Thiên Vương theo dõi các kiểu thời tiết trên hành tinh. Giống như cách các nhà khí tượng học dự đoán thời tiết trên Trái đất dựa trên các xu hướng dài hạn, các nhà thiên văn học hy vọng rằng việc theo dõi lâu dài các hành tinh bên ngoài của Hubble sẽ giúp họ làm sáng tỏ những bí ẩn lâu dài về bầu khí quyển của họ.
Phân tích thời tiết trên các thế giới này cũng sẽ cải thiện sự hiểu biết của chúng ta về sự đa dạng của khí quyển trong Hệ Mặt trời, cũng như sự tương đồng của chúng. Cuối cùng, điều này cũng có thể đi một chặng đường dài hướng tới việc thông báo sự hiểu biết của chúng ta về các hành tinh ngoài hệ mặt trời và bầu khí quyển của chúng, thậm chí có thể giúp chúng ta xác định liệu chúng có thể hỗ trợ sự sống hay không.
