从地球大气层上方的有利位置，美国宇航局的哈勃太空望远镜已经完成了今年的外太阳系盛大之旅——返回清晰的图像，补充了当前和过去行星际航天器的观测。这是巨行星——木星、土星、天王星和海王星——的领域——延伸至地球和太阳之间距离的 30 倍。
与地球和火星等岩石行星靠近太阳的温暖不同，这些遥远的世界主要由氢气、氦气、氨、甲烷和深水的寒冷气态汤组成，围绕着一个密集的、极热的、致密的核心。
尽管机器人航天器在过去 50 年中发回了他们访问这四颗巨大行星的快照，但它们旋转、多彩的大气层在不断变化。虽然靠近行星飞行的机器人航天器可以拍摄更清晰的图像，但哈勃经常重访这些遥远的世界，以揭示新的惊喜，提供对这些在云顶下仍然很大程度上未知的动力驱动的恶劣天气的新见解。
哈勃拍摄的外行星快照揭示了这些遥远世界中迅速发生的极端和微妙的变化。哈勃望远镜敏锐的视角洞察了这些气态巨行星上迷人的、动态的天气模式和季节，并允许天文学家研究它们大气变化的非常相似和非常不同的原因。
这些哈勃图像是作为外行星大气遗产计划或 OPAL 的一部分拍摄的每颗行星的年度地图的一部分。该计划提供外行星的年度全球视图，以寻找风暴、风和云的变化。哈勃望远镜的长寿和独特的有利位置，为天文学家提供了每年检查外行星的独特机会。来自 OPAL 计划的知识还可以扩展到我们自己的太阳系之外，用于研究围绕太阳以外的恒星运行的行星的大气层。
木星
今年哈勃拍摄的木星图像追踪了其动荡大气层不断变化的景观，其中几场新的风暴正在形成它们的标志，而木星赤道附近颜色变化的速度继续让研究人员感到惊讶。
哈勃 9 月 4日的照片充分展示了这颗巨行星的动荡大气。
与之前的变暗事件相比，这颗行星的赤道区域在更长的时间内保持深橙色。虽然几年来赤道已经从其传统的白色或米色外观发生了变化，但科学家们惊讶地发现，在哈勃最近的成像中仍然存在更深的橙色，而不是预计该区域会失去其带红色的薄雾层。
在赤道上方，研究人员注意到出现了几场新风暴，在航海者时代被称为“驳船”。这些拉长的红细胞可以定义为气旋涡旋，它们的外观各不相同。虽然有些风暴定义清晰且清晰，但其他风暴则模糊而朦胧。这种外观差异是由涡旋云内部的特性造成的。
马里兰州格林贝尔特戈达德太空飞行中心的艾米西蒙说：“每次我们获取新数据时，云特征中的图像质量和细节总是让我大吃一惊。” “当我在驳船上或正下方的红色带中观察木星时，我很震惊，你可以看到明显更深的云结构。我们在这里看到了很多结构和垂直深度变化。”
研究人员还注意到一个被称为“小红点”的功能。（椭圆形 BA），在大红斑下方，哈勃刚刚发现风正在加速，仍然呈深米色，并在南部加入一串白色的反气旋风暴。
土星
哈勃在 9 月 12日对土星的新观察 显示了这颗行星北半球带的快速和极端的颜色变化，现在是初秋。在2019 年 和 2020 年的哈勃观测中，这些波段都发生了变化 。值得注意的是，土星标志性的六边形风暴 于 1981 年由航海者 2 号航天器首次发现，在 2020 年很难区分，但在 2021 年再次清晰可见。哈勃的土星图像在南半球的冬天之后捕捉到了这颗行星，在挥之不去的蓝色中很明显- 南极的色调。过去，哈勃让研究人员能够 密切跟踪北半球的季节变化。
“这是我们可以用哈勃做的最好的事情。凭借哈勃的高分辨率，我们可以将范围缩小到实际发生变化的波段，”加州大学伯克利分校的 Michael Wong 说。“如果你通过地面望远镜观察这个，我们的大气层会有些模糊，你会失去一些颜色变化。地面上的任何东西都无法获得像哈勃那样清晰的可见光图像。”
天王星
哈勃在 10 月 25日拍摄的天王星照片将这颗行星明亮的北极光罩置于聚光灯下。现在是北半球的春天，从太阳吸收的紫外线辐射的增加似乎导致极地地区变亮。研究人员正在研究大气甲烷气体浓度和雾霾颗粒特征以及大气流动模式的变化如何导致增亮的极地罩。奇怪的是，即使大气罩变得更亮，最南端的尖锐边界仍然固定在同一纬度。在过去几年的 OPAL 观测中，这一直是恒定的，也许是因为急流在 43 度的纬度设置了障碍。
海王星
在 9 月 7日进行的观测中，研究人员发现海王星的暗斑（最近被发现 已从向赤道移动的方向逆转）在这张图像中仍然可见，同时北半球变暗。海王星的南极也有一个显着的黑色细长圆圈。海王星和天王星的蓝色是行星富含甲烷的大气吸收红光的结果，再加上相同的瑞利散射过程，使地球的天空变成蓝色。2021年，海王星上几乎没有明亮的云层，它独特的蓝色和一个大黑点非常让人想起航海者2号在1989年看到的景象。
哈勃太空望远镜是 NASA 和 ESA（欧洲航天局）的国际合作项目。美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理望远镜。位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所 （STScI) 进行哈勃科学操作。STScI 由位于华盛顿特区的天文学研究大学协会为 NASA 运营。