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土星大气出现"急速喷流" 或是未知能量扰动所致

http://www.kexue.com 2012-07-10 09:07:13 腾讯科学  发表评论

土星大气现“急速喷流” 或是未知能量扰动
近红外图像叠加而成的土星北半球高速喷射气流分布

土星大气现“急速喷流” 或是未知能量扰动
美丽的土星和“卡西尼”探测器
 

  据国外媒体报道,土星大气在人类的肉眼看来并不是色彩斑斓的世界,或者呈现出明显的带状条纹,就如同它的近邻木星那样。但是土星在东西半球之间却存在神秘的带状结构,科学家认为这是土星大气中一种强劲的湍流喷射现象,横跨在这个巨型气态行星世界中。多年来研究人员一直尝试着去解释土星大气诡异喷流是由何种原因形成,其能量来自何处。在2012年6月,来自伊卡洛斯星际工程的科学家建议土星大气中的神秘喷流能量可能来自内部。

  土星大气出现的高空高速喷射气流令科学家们感到好奇,让人联想到地球大气中出现在对流层顶部或者平流层的高速气流带,比如在西太平洋上空存在自西向东的高空喷射气流带。而土星上的高空高速喷射气流大多数吹向东半球,也有一些吹向西半球。科学家们也注意到在土星高空喷射气流所发生的位置,纬度温度差异性较为明显,从土星高层大气与土星环结构的伪色图来看,可以发现在土星北半球出现了极强的高空喷射气流,北半球的大气似乎因此翻腾了起来。该图像由三种近红外波段图像叠加而成,由美国国家航空航天局喷气推进实验室、加州理工学院提供。

  位于纽约的美国国家航空航天局戈达德空间飞行中心太空研究所科学家托尼·德尔·杰尼奥(Tony Del Genio)是领导土星高空喷射气流研究论文的第一作者,其研究成果发表于2012年6月,同时也是卡西尼土星探测器成像小组成员。德尔·杰尼奥所在的研究小组通过自动跟踪软件分析土星云层图像的运动和速度,这些图像来自卡西尼土星探测器在2005年至2012年间拍摄收集。科学家们认为土星大气中的冷凝态液体在受到土星内部能量加热后释放到大气中,使得温度差异性非常明显。

  土星大气温度差异性导致了大气漩涡的产生,如果在同一纬度上,大气来回运动形成了可移动的高空高速喷射流机制,就像在一个旋转的齿轮传送带上进行来回运动。科学家托尼·德尔·杰尼奥认为:我们目前对太阳系内的行星大气,比如土星或者木星的研究结果,其只有两个能量来源,即太阳光加热和内部能量提供。从卡西尼土星探测器上传回的数据显示,土星大气强劲的喷射流背后存在神秘的能量源,也是我们将要面对的挑战。

  换句话说,土星大气中出现的高速喷射流可能是由大气区域性温度差异巨大所导致,也意味着太阳能在其中或将扮演重要的作用,而事实上地球大气层的温度差异正是太阳光的不均匀照射分布的结果。即便如此,地球大气和土星大气还是存在较大的不同点。比如土星与太阳的距离是地球的十倍之遥,再加上地球大气层相对较为微薄,也存在着固态和液态的表面。土星的世界却于此相反,土星是一个巨型气态行星,因此我们找不到一个真正意义上的表面。
  
  因此,在土星大气中的运行机制别具一格,其中也包括出现的高速喷射气流,与地球上的情形并不一致。土星大气一直是动态变化的,通过对比前些年卡西尼土星探测器拍摄的图像数据,这个颗气态行星上各维度的云层分布显得并不相同。根据本项研究的合著者、戈达德空间飞行中心太空研究所研究员、卡西尼土星探测器成像小组的科学家约翰·巴巴拉(John Barbara)介绍:“我们已经能够从将近560张土星大气图像中分辨出大约12万个高速大气喷射流信息,卡西尼探测器的数据为我们提供了前所未有的土星大气风层流动的分布图像。”

  研究小组的调查结果为现有的土星大气模型提供了观测测试,科学家将通过这些模型研究土星大气高速喷射流的运行机制。通过该理论,土星内部存在神秘能源之谜可能有待进一步论证,因为最新研究发现北半球出现的高速喷射气流能量源很可能来自太阳。(Everett/编译)

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