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摘要:土星的北极六边形在运动中,现在已经失效的卡西尼号宇宙飞船所看到的。来自卡西尼-惠更斯国际飞行任务的数据显示,随着土星北半球进入夏季,土星北极上空形成了一个奇异的六边形漩涡。但是,这些奇异的低海拔六边形和高海拔六边形是如何以及是否有关联,对科学家来说仍然是一个谜。土星两极之间的这种差异导致研究人员怀疑,土星两极可能有不同的过程在起作用。
这一温暖的极涡类似于另一个先前发现的六边形结构,也位于土星北极,但在大气中的位置较低。但是,这些奇异的低海拔六边形和高海拔六边形是如何以及是否有关联,对科学家来说仍然是一个谜。
“六边形中的任何一个都是在两个不同的高度,一个在云层较低,另一个在平流层较高的地方,自发地、一致地产生的,或者六边形实际上是一个跨越几百公里垂直距离的高耸结构,”这项研究的主要作者、英国莱斯特大学行星科学家Leigh Fletcher在一份声明中说。[卡西尼号最大的亮点:土星及其卫星的最佳照片]
美国宇航局的卡西尼号宇宙飞船于2004年抵达土星系统,当时是该行星南半球的夏季,北半球的冬季。当时,宇宙飞船记录到土星南极有一个圆形的、温暖的、高海拔的漩涡,但北极却没有。在卡西尼号之前,美国宇航局的旅行者号宇宙飞船在1980年代发现了一个低海拔的北极六边形。六边形是一个被认为与土星自转有关的持久波,类似于地球自转对极地急流的影响。
卡西尼号宇宙飞船用多种仪器,包括复合红外光谱仪(CIRS)仔细观察了这一先前发现的低海拔六边形编队,CIRS是一种通过捕获物体的温度和组成来测量物体温度的装置根据美国宇航局的红外光,
卡西尼号在土星北极上方看到的奇怪的六边形漩涡。(NASA/JPL Caltech/SSI/Hampton University),但由于当时是土星北半球的冬季,北极上空平流层的温度约为零下252华氏度(零下158摄氏度),对于可靠的CIRS观测来说太冷了。极端的温度意味着卡西尼号不得不等待夏天,结果,土星北极的高海拔地区多年来都没有被探测到。
“一个土星年跨越了大约30个地球年,所以冬天很长,”桑德琳·盖勒特,这项研究的合著者、法国动态气象学图书馆的行星研究员在声明中说2009年,土星才开始从北方冬季的深处出现,并随着北半球接近夏季而逐渐升温,”盖勒特解释说,“数年后,随着土星北半球温度的逐渐升高,卡西尼的CIRS在北极上空发现了奇怪的极涡。”随着极涡变得越来越明显,我们注意到它有六边形的边缘,”盖勒特说,
卡西尼号拍摄到的图像中,只有土星北极有一个低空和高空六边形的涡旋,而多年前在土星南极发现的涡旋是圆形的。土星两极之间的这种差异导致研究人员怀疑,土星两极可能有不同的过程在起作用。不同的旋涡表明两极是不对称的,或者说在卡西尼号于2017年9月灭亡后,北极旋涡仍在发展并继续发展,弗莱彻说,
不太可能是由土星北极上方的一个巨大的六边形云柱产生的,因为行星的风随着高度的变化而剧烈变化。弗莱彻和他的同事乌斯先前认为,像早期发现的北极六边形一样,波不能向上传播,因此会被困在云顶。
但是土星在波的行为上呈现出一种潜在的异常。
波“信息”向上泄漏的一种方式是通过一个叫做“消失”的过程,弗莱彻说,在那里,波的强度随着高度而衰减,但几乎足够强大到仍能持续到平流层中,
揭开了土星高空六边形涡旋形成的谜团,可能有助于科学家进一步了解大气效应,例如低层大气中的事件是如何影响高海拔地区的环境的。
“我们只需要知道更多,”弗莱彻说。
研究小组周一(9月3日)在《自然通讯》杂志上发表了研究结果。
是关于生命科学的原始文章。
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