木星、土星極地風暴特徵差異，可能暗示土星底部比木星硬
太陽系體型最大的 2 顆行星——木星和土星，有許多共通點，兩者組成相似、旋轉速度相近，內部散熱方式沒有太大差別，連囤積衛星的方式都類似，但有一個明顯差異長期困擾科學家——覆蓋兩極的巨大風暴。
土星南北極各有一個巨大漩渦，北極為特殊六邊形漩渦，每邊直線長度約 13,800 公里，多數天文學家認為這是大氣層某種形式的駐波，或可能是新型態極光；南極擁有像颶風的風暴，且具備清晰眼壁。
木星兩極也各自被巨大風暴控制，但景象更令人震驚，北極為 8 個較小風暴整齊圍繞中心 1 個巨大氣旋，全部逆時針旋轉；南極則為 6 個較小風暴圍繞中心 1 個巨大氣旋排列，且和北極相反，全部為順時針旋轉。
這兩顆氣態巨行星大小相當，也主要都由氫、氦組成，為何兩者極地渦旋樣貌如此不同？現在，行星科學家可能解開木星和土星的兩極風暴差異謎團，根據團隊開發的二維表面流體動力學模型，漩渦底部特性直接影響我們觀察到的表面流體模式，具體取決於風暴與更深層耦合程度。
在氣態巨行星上，巨型風暴由對流產生，最終尺寸受多種條件限制，包括大氣層深度、攪拌大氣的力（稱為「輻射強迫」，Radiative forcing）、摩擦力消散速度等。
▲ 木星、土星的極地漩渦型態存在明顯差異。
木星大氣層深厚且充滿能量，足以形成多個漩渦，但早期亂流阻止它們合體成 1 個大漩渦，因此表現出令人驚訝的披薩排列法。根據模型，木星大氣分層較弱，輻射強迫力較強，能量不會因摩擦而迅速耗盡，因此離散的風暴結構能在表面保持完整。
相較之下，土星大氣層次深，可能有較弱的輻射強迫力減少深層亂流，或更多能量因摩擦而損失、解除漩渦合併障壁，最終所有風暴互相碰撞並融合成單一巨大風暴。
研究人員進一步分析認為，也許土星大氣底部比木星更堅硬，可能富含金屬和其他可凝結材料，因此大氣分層程度比木星強。
無論土星的六邊形風暴還是木星的披薩形風暴，都有如藝術品展現氣態巨行星狂野大氣。隨著探測器傳回更多數據，這些旋轉數百年甚至數萬年的風暴將為我們進一步解開行星大氣演化謎題。
新論文發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）。
（首圖來源：NASA）