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在土星上发现了太阳系中最广泛的霾层系统

在土星上发现了太阳系中最广泛的霾层系统

巴斯克地区大学的行星科学小组为此目的使用了卡西尼号宇宙飞船获得的高分辨率图像。

土星是一个比地球大十倍的星球,它的大气中存在着大量的氢元素,各种各样的气象现象层出不穷。它们帮助我们更好地理解那些在地球大气层中以类似方式运作的行星。由于其独特性,著名的六角星就是其中的一个特色,它是围绕着行星极地区域的一个令人惊叹的波状结构,其形状看起来就像一位几何学家画的一样。

美国宇航局的旅行者1号和旅行者2号宇宙飞船于1980年发现了它,从那时起它就一直被观察着,没有中断过,尽管这个行星有着漫长而强烈的季节循环。在这个巨大的行星波中有一股快速、狭窄的急流,风速最高可达每小时400公里。然而,奇怪的是,波浪本身几乎是静止的;换句话说,它几乎不随行星的自转而改变。所有这些性质意味着六边形是六边形。是一个对气象学家和行星大气研究人员极具吸引力的现象。

在土星上发现了太阳系中最广泛的霾层系统

“卡西尼号”于2004年至2017年在火星轨道上运行,它从火星的各个距离和视角拍摄了大量图片。2015年6月,它的主摄像机获得了该行星边缘的高分辨率图像,能够解决1至2公里的细节问题;他们捕捉到了云层上方形成六边形波浪的薄雾。此外,它使用了许多颜色过滤器,从紫外线到近红外,从而使这些烟雾的成分得以研究。为了完成这项研究,15天后哈勃太空望远镜拍摄的照片也被使用,照片上的六边形不是在肢体上,而是从上面看到的。卡西尼的图像使我们能够发现,就像一个三明治已经形成一样,六边形有一个多层的系统,其中至少有七层薄雾,从云层的顶端一直延伸到离云层300多公里的高度。领导这项研究的教授阿古斯特·拉维加说。其它寒冷的行星,如土星的卫星泰坦或矮行星冥王星,也有分层的薄雾,但没有像这样的数量,也没有像这样有规律地间隔开来。

每个霾层的垂直范围大约在7 - 18公里厚之间,根据光谱分析,它们包含了半径为1微米的微小粒子。它们的化学成分对我们来说很奇特,因为由于土星的大气温度在120摄氏度之间,C和180度;在零度以下,它们可能包括碳氢化合物冰晶,如乙炔、丙炔、丙烷、二乙炔,甚至在云层最高的情况下是丁烷。

该小组研究的另一个方面是雾的垂直分布的规律性。提出的假设是,这些雾是由重力波的垂直传播形成的,重力波在大气的密度和温度中产生振荡,这在地球和其他行星上是一个众所周知的现象。研究人员提出了一种可能性,即可能正是六边形本身的动力学和它强大的射流导致了这些引力波的形成。在地球上也观察到这种波,它是由在中纬度地区以每小时100公里的速度从西向东流动的波状急流所产生的。这两颗行星上的现象可能相似,尽管土星的特殊性意味着它是太阳系中唯一的情况。这是一个有待未来研究的方面。

参考:卡西尼国际空间站临边图像中土星六边形上方的多层薄雾o-Gaztelurrutia, S. Pérez-Hoyos, J. F. Sanz-Requena, R. Hueso, S. Guerlet和J. Peralta, 2020年5月8日,《自然通讯》。

DOI: 10.1038 / s41467 - 020 - 16110 - 1

拉维加是巴斯克地区普里普大学的物理学教授,gcp行星科学小组的负责人,2016年尤斯卡迪研究奖获得者。o-Gaztelurrutia和Ricardo Hueso是终身讲师,Santiago Pérez-Hoyos是一名永久研究医生;他们都属于GCP。

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