What exactly is the Saturn south pole decagon?

A ten-sided atmospheric wave sitting inside Saturn's southern polar jet stream. The same type of structure, but six-sided, has existed at Saturn's north pole for at least 40 years.

Why does Saturn's jet stream produce a polygon instead of a circle?

Atmospheric waves trapped inside a jet stream can lock into repeating geometric patterns. The number of sides reflects the wave's spatial frequency. Why the northern jet produces six and the southern ten is the central open question.

How does the Saturn decagon compare to the hexagon?

The northern hexagon is six-sided, has been stable for over 40 years, and is slightly smaller. The southern decagon is ten-sided, formed within the last decade, and is still growing stronger.

Could Saturn's south pole decagon disappear?

It could. The hexagon has persisted for at least four decades; the decagon is too new to show whether it will stabilize or change shape. Annual Hubble surveys will track its evolution.

Bão hình mười cạnh ở cực nam Sao Thổ ẩn náu nhiều năm — nay đang lớn dần

Cực nam của Sao Thổ đang làm một điều chưa từng thấy trên hành tinh này: hình thành một cơn bão hình học. Nó có mười cạnh. Nó nằm bên trong một trong những luồng khí quyển mạnh mẽ của Sao Thổ, bị khóa chặt thành hình dạng giống như một đa giác được vẽ bằng thước kẻ, và nó đang ngày càng mạnh lên một cách ổn định. Các nhà khoa học đã đặt tên cho nó là hình thập giác, họ đã theo dõi nó qua nhiều năm quan sát của Hubble, và họ vẫn chưa thể giải thích tại sao nó tồn tại.

Phát hiện này gây ngạc nhiên một phần vì những gì nó gợi nhớ. Cực bắc của Sao Thổ đã nổi tiếng với hình lục giác của nó – một cơn bão sáu cạnh đã tồn tại, không thay đổi, trong ít nhất 40 năm. Voyager đã chụp ảnh nó vào những năm 1980. Cassini đã dành 13 năm để nghiên cứu nó. Đó là một trong những cấu trúc hình học ấn tượng nhất của hệ Mặt Trời, và giả định làm việc từ trước đến nay luôn là có điều gì đó rất đặc biệt về luồng khí quyển phía bắc của Sao Thổ khiến nó trở nên ngoại lệ. Hình thập giác ở cực nam giờ đây đã âm thầm loại bỏ giả định đó.

Hai cơn bão hình học trên cùng một hành tinh, ở hai cực đối diện, mỗi cơn bão gắn với một số cạnh khác nhau. Dù điều gì đang xảy ra, đó không phải là một sự trùng hợp ngẫu nhiên.

Cách Hubble phát hiện hình thập giác đang hình thành

Kính viễn vọng Không gian Hubble đã theo dõi hệ Mặt Trời bên ngoài hàng năm trong hơn một thập kỷ thông qua chương trình Outer Planet Atmospheres Legacy. Vào năm 2023, các hình ảnh của chương trình về cực nam Sao Thổ cho thấy những dấu vết mờ nhạt của một hình có mười đỉnh – đủ tinh tế để có thể đọc là nhiễu, nhưng đủ thú vị để tiếp tục theo dõi. Các nhà quan sát mặt đất độc lập đã ghi nhận một dải nhấp nhô trong khí quyển phía nam Sao Thổ vào năm 2024. Đến tháng 8 và tháng 9 năm 2025, mô hình đã hiện rõ thành một hình thập giác hoàn chỉnh không thể nhầm lẫn: mười cạnh thẳng, mười góc, quay đều đặn ở cực nam Sao Thổ.

Nghiên cứu do Agustín Sánchez-Lavega của University of the Basque Country ở Tây Ban Nha dẫn đầu, làm việc cùng với Amy Simon của NASA’s Goddard Space Flight Center và một nhóm từ Planetary Virtual Observatory Laboratory. Phân tích của họ, được công bố trên Science Advances, xác nhận rằng hình thập giác không phải là một mô hình mây trên bề mặt mà kéo dài qua nhiều lớp khí quyển của Sao Thổ – một đặc điểm sâu, có cấu trúc theo chiều dọc, neo bên trong luồng khí quyển ở vĩ độ đó.

“Chúng tôi chưa bao giờ thấy điều gì như thế này ở bán cầu nam của Sao Thổ,” Simon nói. “Đặc điểm này khác biệt – nó dường như đang mạnh lên.”

Hình lục giác và hình thập giác: hai cực, hai con số

Hình lục giác phía bắc của Sao Thổ có sáu cạnh và hơi nhỏ hơn so với hình thập giác phía nam dường như. Nó đã duy trì ổn định về cơ bản qua bốn thập kỷ quan sát – cùng hình dạng, cùng vị trí, cùng vòng quay. Không có nhà khoa học hành tinh nào nghiên cứu nó coi sự ổn định đó là tầm thường. Khi một đặc điểm tồn tại qua các mùa, mỗi mùa kéo dài bảy năm Trái Đất, qua cái chết của tàu vũ trụ đã nghiên cứu nó gần nhất, nó đã xứng đáng với danh tiếng là một trong những cấu trúc bền bỉ nhất của hệ Mặt Trời.

Hình thập giác ở cực nam là điều ngược lại: mới sinh ra, đang tích cực mạnh lên, và có mười cạnh thay vì sáu. Cả hai cấu trúc đều hình thành bên trong các luồng khí quyển – những dòng sông gió tốc độ cao bao quanh Sao Thổ ở các vĩ độ cố định. Sự tương tác của luồng khí quyển với các sóng khí quyển có thể giữ chúng trong các mô hình hình học lặp lại, đó là cách chung mà cả hai đa giác được cho là hình thành. Số cạnh phản ánh tần số sóng. Sáu ở cực bắc; mười ở cực nam. Tại sao các con số khác nhau ở các cực khác nhau của cùng một hành tinh là câu hỏi mà cả hai nhóm đều chưa thể trả lời.

Các giải thích khả thi đang được xem xét bao gồm sự khác biệt về vĩ độ giữa hai cực, sự khác biệt về cấu trúc gió nền của Sao Thổ ở các vĩ độ nam so với bắc, và sự hiện diện của một xoáy áp suất cao gần cực nam có thể đang thúc đẩy sóng vào cộng hưởng mười điểm. Cả ba đều vẫn mang tính suy đoán. Bài báo không ủng hộ một giả thuyết nào hơn các giả thuyết khác.

Tại sao nó hình thành – và tại sao không ai biết

Có một khoảng trống quan sát ở trung tâm của câu chuyện này. Cực nam của Sao Thổ đã dành phần lớn thập kỷ 2010 nghiêng ra xa Trái Đất, khiến nó gần như vô hình từ năm 2012 đến năm 2023. Lần nhìn chi tiết cuối cùng về bán cầu nam đến từ Cassini, con tàu đã được cố tình lái vào khí quyển Sao Thổ và bị phá hủy vào tháng 9 năm 2017. Kể từ đó, không có tàu vũ trụ nào quan sát hành tinh này từ gần.

Điều này có nghĩa là hình thập giác gần như chắc chắn đã hình thành từ năm 2017 đến năm 2023, trong một khoảng thời gian mà các kính viễn vọng trên Trái Đất không thể nhìn thấy nó và không có thiết bị quỹ đạo nào tồn tại để ghi lại. Các nhà khoa học không thể truy ngược sự ra đời của nó. Họ biết nó trông như thế nào bây giờ; họ không biết điều gì đã kích hoạt nó hoặc nó xuất hiện nhanh như thế nào.

“Phần hấp dẫn nhất đối với tôi là điều này dường như vừa mới hình thành gần đây,” Simon nói. “Câu hỏi là, tại sao nó đột nhiên hình thành ngay bây giờ?”

Hạn chế là có thật. Hubble có thể chụp ảnh khí quyển bên ngoài với độ rõ nét phi thường, nhưng nó không thể đo nhiệt độ và tốc độ gió ở độ sâu – những đại lượng sẽ trực tiếp kiểm tra các cơ chế được đề xuất. Các đề xuất cho một tàu quỹ đạo Sao Thổ kế nhiệm Cassini tồn tại trong các tài liệu quy hoạch của cả NASA và ESA, nhưng không có đề xuất nào được phê duyệt hoặc tài trợ. Hiện tại, các cuộc khảo sát Hubble hàng năm cung cấp dữ liệu có hệ thống duy nhất về những gì hình thập giác đang làm.

Điều mà nhóm nghiên cứu kết luận là các sóng đa giác trong luồng khí quyển trên Sao Thổ có thể không phải là ngoại lệ chút nào. Bài báo lưu ý rằng hình lục giác phía bắc “không phi thường như chúng ta từng nghĩ.” Hình thập giác gợi ý rằng Sao Thổ có thể tạo ra các cấu trúc như vậy dễ dàng hơn so với giả định – và đặt ra câu hỏi liệu các hành tinh khí khổng lồ ở nơi khác có làm điều tương tự hay không.

Các câu hỏi thường gặp về hình thập giác ở cực nam Sao Thổ

Chính xác thì hình thập giác ở cực nam Sao Thổ là gì?

Một sóng khí quyển mười cạnh nằm bên trong luồng khí quyển vùng cực nam của Sao Thổ. Cùng loại cấu trúc, nhưng sáu cạnh, đã tồn tại ở cực bắc Sao Thổ trong ít nhất 40 năm.

Tại sao luồng khí quyển lại tạo ra đa giác thay vì hình tròn?

Các sóng khí quyển bị giữ bên trong một luồng khí quyển có thể khóa vào các mô hình hình học lặp lại. Số cạnh phản ánh tần số không gian của sóng. Tại sao luồng khí quyển phía bắc tạo ra sáu và phía nam tạo ra mười là câu hỏi mở trung tâm.

Hình thập giác so với hình lục giác như thế nào?

Hình lục giác phía bắc có sáu cạnh, ổn định trong hơn 40 năm, hơi nhỏ hơn. Hình thập giác phía nam có mười cạnh, hình thành trong thập kỷ qua, và vẫn đang mạnh lên. Cùng loại cấu trúc, vĩ độ và hình học khác nhau.

Hình thập giác ở cực nam Sao Thổ có thể biến mất không?

Có thể. Hình lục giác đã tồn tại ít nhất bốn thập kỷ; hình thập giác còn quá mới để cho thấy liệu nó sẽ ổn định hay thay đổi hình dạng. Các cuộc khảo sát Hubble hàng năm sẽ theo dõi sự tiến hóa của nó.

Chương trình Hubble đã ghi lại sự xuất hiện của hình thập giác sẽ tiếp tục các cuộc khảo sát hàng năm về hệ Mặt Trời bên ngoài. Các nhà nghiên cứu dự kiến sẽ quan sát xem cơn bão ổn định hay tiếp tục thay đổi. Nếu một sứ mệnh Sao Thổ trong tương lai nhận được tài trợ, nó sẽ cung cấp dữ liệu về nhiệt độ và tốc độ gió ở độ sâu mà Hubble không thể – và có khả năng sẽ giải quyết, cuối cùng, tại sao hai cực trên cùng một hành tinh lại chọn những con số khác nhau.

Tham khảo: Sánchez-Lavega và cộng sự, “A ten-sided polygonal wave at Saturn’s south pole,” Science Advances, 2026.

Thẻ: agustín sánchez-lavega, amy simon, atmospheric wave, hubble space telescope, saturn, south pole storm