巨大的土星风暴从深处搅动起水冰

Saturn Storm从大深度涌出水冰

这组来自美国宇航局卡西尼号任务的图像显示了土星风暴的强大湍流。背面的可见光图像是卡西尼号的成像相机于2011年2月25日拍摄的,显示了汹涌的云层在土星表面翻滚。卡西尼号的视觉和红外测绘分光仪在一天前获得的这张插入的红外图像显示,土星大气层深处的水和氨冰正在被挖走。图片来源:NASA /姓名/ SSI /大学。亚利桑那大学。威斯康辛州

一项新发表的研究详细描述了爆发于土星在2010年底,发现大风暴顶部的云颗粒由三种物质的混合物组成:水冰,氨冰和可能是氢硫化铵的不确定第三组分。

每30年左右,或大约一个卫星一年,一个怪物风暴撕裂了圆形星球的北半球。

2010年,人类观测到的土星上最近也是唯一的第六次大风暴开始搅动。它迅速增长到超级风暴的规模,宽度达到15000公里(超过9300英里),对于地球上的业余天文学家来说,它就像一个巨大的白点在行星表面舞动。

现在,由于近红外光谱测量美国宇航局s卡西尼泳装Saturn的超级风暴研究人员的轨道和分析近红外颜色签名,Saturn的超级风暴是帮助科学家们在通常被厚的高空雾霾模糊的深度上肉体肉体的图像。

关键的发现是:大风暴顶部的云粒子是由三种物质组成的:水冰、氨冰和第三种不确定的成分,可能是氢硫化铵。据威斯康辛大学的研究人员称,这些观测结果与并排存在的不同化学成分的云相一致,尽管更有可能的情况是,单个云粒子是由两种或全部三种物质组成的。

在Incarus杂志上写作当前版本(2013年9月9日)这个由威斯康星大学麦迪逊空间科学与工程中心行星科学家劳伦斯·斯罗莫夫斯基(Lawrence Sromovsky)领导的团队,包括凯文·贝恩斯(Kevin Baines)和帕特里克·弗莱(Patrick Fry)在内,报告了发现水和氨的冰态。以前从未在土星上观测到过以冰的形式存在的水。

“The new finding from Cassini shows that Saturn can dredge up material from more than 100 miles (160 kilometers),” said Kevin Baines, a co-author of the paper who works at the University of Wisconsin-Madison and NASA’s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California. “It demonstrates in a very real sense that typically demure-looking Saturn can be just as explosive or even more so than typically stormy木星。“浇水,它起源于气体巨头大气层,似乎在木星上似乎高。

土星巨大的风暴从土星深处拉水和氨基冰

This series of images from NASA’s Cassini spacecraft shows the development of the largest storm seen on the planet since 1990. These true-color and composite near-true-color views chronicle the storm from its start in late 2010 through mid-2011, showing how the distinct head of the storm quickly grew large but eventually became engulfed by the storm’s tail. Photo: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

“我们认为这种巨大的雷雨正在向上驾驶这些云粒子,像火山那样从深处带来材料,并从大气外看得可见,”乌瓦麦迪逊高级科学家Sromovsky解释说:行星大气的专家Sromovsky解释说。“上部雾霾是如此光学相当厚,只有在暴风雨的地区,雾霾被强大的上升器渗透,你可以看到氨冰和水冰的证据。这些风暴颗粒具有红外颜色签名,与周围大气中的雾度颗粒非常不同。“

科学家认为,土星的氛围是分层的三明治,底部有一块水云,中间的氨水覆盖覆盖,顶部附近的氨云,正低于一个未知组成的上部对流层遮蔽,几乎掩盖了几乎所有的原因。

目前的最新风暴和卡西尼探测器现在绕行地球的存在使科学家有机会在阴霾下面偷看,了解有关地球深层大气的动态和化学成分的更多信息。

大风暴是由业余天文学家首先注意到的,它的工作原理类似于地球上更小的对流事件,空气和水蒸气被推到大气中,形成了高耸、翻滚的雷暴云。在土星上,风暴不仅要大得多,而且要猛烈得多,模型预测这些罕见的巨型风暴的垂直风速超过每小时300英里。

斯罗莫夫斯基说,这样做的效果是将大气深处发现的气溶胶抬升到可见的云顶,提供了一种罕见的、通常隐藏的物质。“它从水云的高度开始,发展成为一个巨大的对流塔。它类似于大雷雨,只是高10到20倍,覆盖的面积更大,”他解释说。

这项新研究有助于验证土星大风暴的模型,以及之前观测到的以蒸汽形式存在的水和氨。他说,水冰的存在支持了这样一种观点,即土星的超级风暴是由水的凝结提供动力的,并起源于大气深处,在可见的云层下面约200公里处。

“水只能从下面上升,由大气深处产生的强大对流向上驱动。水蒸气上升时凝结并冻结。随着温度的升高,它可能会被更多的挥发性物质包裹,比如硫化氢铵和氨,”Sromovsky补充道。

他指出的是,在土星的大规模风暴中,至少,观察结果可以通过混合组成颗粒或并排的水冰颗粒与氨冰云的云。在后一种情况下,水冰将占云头的22%,氨冰55%。剩余的级分由第三组分组成,其虽然较少,但据信是氨水硫化物。

“到目前为止,没有对云结构和组合物的光谱进行定量计算,与观察到的实际风暴云特征的频谱相匹配,”Sromovsky说。

出版: L.A. Sromovsky等,“土星2010-2011年的大风暴:来自VIMS光谱分析的氨和水冰的证据”,《伊卡洛斯》,第226卷,第1期,2013年,402-418页;doi: 10.1016 / j.icarus.2013.05.043

图片:NASA /JPL.-caltech / ssi / noiv。亚利桑那大学。威斯康星州;NASA / JPL-CALTECH /空间科学学院

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