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土星北极著名景色“六边形风暴”,可能是高耸云塔结构

2024-11-23 216

天文学家从卡西尼号数据中,带来土星北极著名景色“六边形风暴”的最新研究。过去,科学家以为土星六边形漩涡只存在低层大气,但卡西尼号却发现土星高层大气也出现六边形漩涡,表明低海拔与高海拔相互影响,或者它其实是一个跨越数百公里的垂直高耸云塔(也许看上去类似天空之城的龙之巢?)

如果未来太空旅行可以带人类前往土星游历,位于土星北极的六边形风暴绝对是不容错过的景点。太空探测器航海家 1 号(Voyager 1)于 1981 年首度发现土星北极这一鲜明特色,当时数据判断这个六边形漩涡以每小时 320 公里的速度移动,位于土星大气层中较低的对流层。

2006 年,卡西尼号(Cassini)证实了航海家 1 号对低海拔六边形风暴的观测,多数天文学家认为这是大气层中某种形式的驻波,也可能是新型态极光。

但随着时间推移,土星北半球从冬季进入夏季,卡西尼号却有了新数据:一个新的六边形风暴出现在北极较高海拔的位置,约大气层平流层处。

发生了什么事?研究第一作者、英国莱斯特大学行星科学家 Leigh Fletcher 对此有两种解释,第一种解释认为这两漩涡“各自为营”,分别在不同的海拔高度自发产生;第二种解释则说实际上只有一个垂直数百公里的六边形漩涡结构,如果人可以站在一旁欣赏,看上去就像一道高耸云塔。

(Source:NASA)

较高海拔的六边形漩涡最近几年才出现。卡西尼号 2004 年抵达土星系统,当时只有在正值夏季的南极发现一个“温暖”的高空圆形漩涡,北极正值冬季,当地平流层温度低到零下 158℃,仪器承受不住,所以无法探索(地球一个季节均分为 3 个月,但土星轨道周期长达 29 年,无论冬季或夏季都相当长)。

2009 年后,土星北半球终于开始升温,并且卡西尼号还继续等到 2014 年,才得以用红外仪器研究北极平流层,也因此发现越来越明显的六边形高空漩涡。由于南北极的高空漩涡形状不同,表明两极不对称,研究人员怀疑可能存在不同的机制。

目前,科学家尚不清楚漩涡为“常驻”型态,还是只在温暖夏季惊鸿一现;以及土星如何形成这种六边形结构并长期保持稳定,是否与更深内部有关联?悬而未决的问题太多,巨大行星的大气系统相当错综复杂,底层大气与高层大气可能相互影响、不完全独立,我们只能等天文学家解码越来越多卡西尼号的数据。

新研究发表在《自然通讯》(Nature Communications)期刊。

  • Saturn’s famous hexagon towers above cloudtops
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(首图来源:NASA)

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2019-03-12 16:31:00

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