科学家揭示了土星北极出现的惊人特征

土星的神秘六角形可以在云层之上塔楼

来自美国宇航局的Cassini Mission的这一丰富的景色是土星北极独特的六面喷射溪流的最高分辨率视图,被称为“六角形”。积分:NASA / JPL-CALTECH / SSI / HAMPTON大学

长期的国际卡西尼号任务揭示了一个惊人的特征土星在北极时间夏季北极:一个变暖,高空漩涡,六角形,类似于在土星云层深入下降的着名六角形。这表明下高度六边形可能会影响上面发生的事情,并且它可能是跨越数百公里的高耸的结构。

当Cassini于2004年抵达Saturnian系统时,南半球正在享受夏季,而北部则在冬天。宇宙飞船在土星的南极窥探了一个广泛,温暖,高空的漩涡,但没有在地球的北极。

现在,新的长期研究已经发现了在大气中形成高的北部极地漩涡的瞥见,因为土星的北半球接近夏季。这种温暖的漩涡坐在云层上方数百公里,在一系列被称为平流层的大气层中,并揭示出意外的惊喜。

“这个新发现的漩涡的边缘似乎是六角形,精确地匹配着一个着名的和奇怪的六角形云模式,我们看到了在土星的大气层中更深入下来,”英国莱斯特大学的Leigh Fletcher表示新的研究。

“虽然我们确实希望在Haturn的北极中看到漩涡,因为它在升温时,其形状非常令人惊讶。六边形已经自发地催生,并且在两个不同的海拔地区,云中一个较低,平流层中的一个高,或者六边形实际上是跨越数百公里的垂直范围的高耸的结构。“

土星的云水平举办了大部分地球天气,包括预先存在的北极六角形。此功能是发现的美国国家航空航天局在20世纪80年代的航天航天器已经研究过几十年;它是一种持久的浪潮,可能与土星旋转绑定,在诸如极性喷射流之类的结构中也看到的一种现象。

Cassini通过Cassini详细揭示了它的性质,该性质在多个波长中观察到它 - 从紫外线到红外线 - 使用包括其复合红外光谱仪(CIRS)的仪器。但是,在使命开始时,这乐器无法进一步在北方平流层中,其温度约为-158度科尔斯群岛-温度过低20度,无法进行可靠的CIRS红外观测,这使得这些高海拔地区多年来相对无人探索。

卡西尼号拍摄的土星北极

土星北极平流层六角形涡旋的亮度图。资料来源:NASA/ jpl -加州理工学院/莱斯特大学/GSFC/L.N.Fletcher等人,2018年

“一年的一年跨越大约30左右的冬季,所以冬天很长,”加入法国的LaboratoiredeMétéorologieMavicique的共同作者Sandrine Guerlet。

“土星直到2009年才开始从北方寒冬中苏醒,并随着北半球夏季的临近而逐渐变暖。”

在土星的氛围中发挥的奇怪过程加速了这种变暖:随着空气在北极沉没时,上六角形越来越快地变暖,空气运输向下使几种较小物种更加浓缩。增加的温度允许荧光剂和同事研究红外光的极性漩涡。

“我们能够使用CIRS仪器首次探索北方平流层,从2014年开始,”添加了Guerlet。“由于极地漩涡变得越来越明显,我们注意到它有六角形边缘,并意识到我们看到预先存在的六角形高于先前的思考。”

这表明土星的两极表现得非常不同 - 南极没有六角形,无论是云层还是上面,当在南夏南部的Cassini在Cassini的使命开始时观察到。北部涡旋也无处可行,因为它是南部漩涡的成熟,因为它是较冷的,并且从其南方的同行中显示出不同的动态。

弗莱彻补充说:“这可能意味着土星两极之间存在着我们尚未理解的根本不对称性,也可能意味着在我们上次的观测中北极涡旋仍在发展,并且在卡西尼号死后仍在发展。”卡西尼号任务于2017年9月结束。

在土星北部平流层,云层上方数百公里处出现了一个六边形,这表明关于这个气体巨星的大气动力学还有很多需要了解的。

土星的六边形

土星的六边形,灰度。资料来源:NASA/ jpl -加州理工学院/空间科学研究所

考虑到风力条件随海拔高度变化很大,一个单独的、高耸的六边形结构不太可能在大气中伸展。然而,通过调查北部地区的大气特性,Fletcher和同事们也确定了像六边形这样的波应该不能向上传播——它们应该像之前认为的那样被困在云顶。

“波浪”信息“可以通过一个名为envanceence的过程泄漏的一种方式,其中波浪衰减高度但是仍然足够强大,仍然坚持到平流层,”弗莱彻解释。“我们只是需要了解更多。我们令人沮丧的是,我们只在卡西尼队的寿命结束时发现了这种平流层六角形。“

了解如何以及为什么土星的北极涡呈现一个六角形状将阐明如何深现象氛围可以影响环境的高上面,是特别感兴趣的科学家们试图找出能源运输在行星大气层。

土星的北极地区预计将在未来几年继续发展;北半球在2017年5月过了夏至,2024年将迎来秋分。

“土星的北六边形是太阳系最有魅力的成员之一的标志性特征,所以发现它仍然存在重大的谜团是非常令人兴奋的,”欧洲航天局卡西尼-惠更斯任务的项目科学家尼古拉·阿尔托贝利(Nicolas Altobelli)说。

“Cassini SpaceCraft继续提供新的见解和发现直到最终。没有像卡西尼等有能力的航天器,这些谜团仍然是未开发的。它显示了一个国际团队可以通过向以前未开发的目的地发送复杂的机器人资源管理器来实现的东西 - 即使在使命本身已经结束时也会继续流动。“

纸”围绕新兴夏季极地漩涡的土星北部平流层中的六角形由L. N.弗莱彻等人发表于自然通信。doi: 10.1038 / s41467 - 018 - 06017 - 3。

2评论“科学家们揭示了土星北极的令人惊讶的特色”

  1. 迈克尔莫里森|2018年9月6日晚上11:30|回复

    对于您在美国的读者来说,引用以英尺和英里为单位的距离和以f度为单位的温度会很有帮助。

  2. 在几张图片中出现的绿色斑点是什么?

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