土星著名的六邊形可能高聳在云層之上

“卡西尼”號(hào)在國(guó)際上執(zhí)行了一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù)竟坛，它揭示了土星北極夏季即將來(lái)臨之際出現(xiàn)的一個(gè)令人驚訝的特征:一個(gè)六邊形的夯辖、變暖的高空渦旋翰绊，類似于土星云層深處著名的六邊形胆屿。這表明箭养，低海拔的六邊形可能會(huì)影響上面發(fā)生的事情慕嚷，它可能是一個(gè)跨越數(shù)百公里高的高聳結(jié)構(gòu)。

當(dāng)卡西尼號(hào)于2004年到達(dá)土星系統(tǒng)時(shí)毕泌，南半球正享受著夏季喝检，而北半球正處于冬季。宇宙飛船在土星的南極發(fā)現(xiàn)了一個(gè)寬廣的撼泛、溫暖的挠说、高海拔的渦旋，但在土星的北極卻沒有發(fā)現(xiàn)坎弯。

一項(xiàng)新的長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)纺涤，當(dāng)土星的北半球接近夏季時(shí)译暂，北極渦旋在大氣層中形成。這個(gè)溫暖的渦旋位于云層上方數(shù)百公里處撩炊，處于一層被稱為平流層的大氣層中外永，它揭示了一個(gè)意想不到的驚喜。

“這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的渦旋的邊緣似乎是六邊形的拧咳，與我們?cè)谕列谴髿鈱由钐幙吹降闹钠娈惲呅卧颇Ｊ酵耆呛喜ィ庇?guó)萊斯特大學(xué)的Leigh Fletcher說，他是這項(xiàng)新研究的第一作者骆膝。

“當(dāng)土星變暖的時(shí)候祭衩，我們確實(shí)預(yù)料到它的北極會(huì)出現(xiàn)某種渦旋，但它的形狀確實(shí)令人驚訝阅签∑海”要么一個(gè)六邊形在兩個(gè)不同的高度自發(fā)地和相同地產(chǎn)生，一個(gè)在云層較低政钟，一個(gè)在平流層較高路克，或者六邊形實(shí)際上是一個(gè)橫跨幾百公里垂直范圍的高聳結(jié)構(gòu)。

土星的云層承載著地球的大部分天氣养交，包括已經(jīng)存在的北極六邊形精算。這一特征在20世紀(jì)80年代由美國(guó)宇航局的旅行者號(hào)宇宙飛船發(fā)現(xiàn)并被研究了幾十年;這是一種可能與土星旋轉(zhuǎn)有關(guān)的長(zhǎng)波，這種現(xiàn)象在地球上的極地射流等結(jié)構(gòu)中也能看到碎连。

“卡西尼號(hào)”利用包括復(fù)合紅外光譜儀(CIRS)在內(nèi)的儀器灰羽，以多種波長(zhǎng)(從紫外到紅外)觀察了它的特性，并詳細(xì)揭示了它的特性鱼辙。然而廉嚼，在任務(wù)開始時(shí)，該儀器無(wú)法進(jìn)一步觀察到北部平流層座每，那里的溫度在零下158攝氏度左右——大約20攝氏度對(duì)于可靠的環(huán)形紅外觀測(cè)來(lái)說太冷了——使得這些高海拔地區(qū)多年來(lái)相對(duì)未被探測(cè)到前鹅。

來(lái)自法國(guó)動(dòng)力氣象研究所的合作者Sandrine Guerlet補(bǔ)充說:“土星的一年大約有30個(gè)地球年，所以冬天很長(zhǎng)峭梳〗⒒妫”

“土星在2009年才開始從北方冬天的深處出現(xiàn)，在北半球接近夏季時(shí)逐漸變暖葱椭∥媸伲”

土星大氣中一個(gè)奇怪的過程加速了這種變暖:當(dāng)空氣在北極下沉?xí)r，上部六邊形變暖的速度越來(lái)越快孵运，而向下的空氣運(yùn)輸使得幾個(gè)小物種的數(shù)量更加集中秦陋。溫度的升高使弗萊徹和他的同事們得以在紅外線下研究極地渦旋。

“從2014年開始治笨，我們第一次使用CIRS儀器來(lái)探索北方平流層驳概，”Guerlet補(bǔ)充說赤嚼。“隨著極地渦旋變得越來(lái)越明顯顺又，我們注意到它有六邊形的邊緣更卒，并且意識(shí)到我們?cè)诒戎跋胂蟮母叩母叨壬峡吹搅讼惹按嬖诘牧呅巍稚照！?/p>

這表明土星的兩極運(yùn)行方式非常不同——當(dāng)卡西尼號(hào)在南部夏季任務(wù)早期觀測(cè)到它時(shí)蹂空，南極沒有六邊形，無(wú)論是在云層頂部還是上面果录。北方的渦旋也遠(yuǎn)不及南方的成熟上枕，因?yàn)樗洌c南方的渦旋表現(xiàn)出不同的動(dòng)態(tài)弱恒。

“這可能意味著土星兩極之間存在一種根本的不對(duì)稱辨萍，我們尚不清楚，也可能意味著在我們最后的觀測(cè)中斤彼，北極渦旋仍在發(fā)展分瘦，而且在卡西尼號(hào)死后還在繼續(xù)發(fā)展，”弗萊徹補(bǔ)充說琉苇。卡西尼號(hào)任務(wù)于2017年9月結(jié)束悦施。

在土星位于云層上方數(shù)百公里處的北部平流層中出現(xiàn)了一個(gè)六邊形并扇，這表明在這個(gè)巨大的氣體行星的大氣層中，有更多的東西需要了解抡诞。

考慮到風(fēng)的條件會(huì)隨著海拔的變化而發(fā)生很大的變化穷蛹，一個(gè)高聳的六邊形結(jié)構(gòu)在大氣中伸展是不可能的。然而昼汗，通過研究北部地區(qū)的大氣特性肴熏，弗萊徹和他的同事們還確定，像六邊形這樣的波應(yīng)該不能向上傳播——它們應(yīng)該像之前所認(rèn)為的那樣顷窒，仍然被困在云層中蛙吏。

弗萊徹解釋說:“波浪‘信息’向上泄漏的一種方式是通過一種叫做“消失”的過程，在這種過程中鞋吉，波浪的強(qiáng)度隨著高度的增加而衰減鸦做，但其強(qiáng)度足以持續(xù)到平流層∥阶牛”“我們只是需要知道更多泼诱。我們只是在卡西尼號(hào)生命末期才發(fā)現(xiàn)平流層六邊形，這讓人很沮喪赊锚。

了解如何以及為什么土星的北極渦呈現(xiàn)一個(gè)六角形狀將闡明如何深現(xiàn)象氛圍可以影響環(huán)境的高上面,是特別感興趣的科學(xué)家們?cè)噲D找出能源運(yùn)輸在行星大氣層治筒。

土星的北極地區(qū)預(yù)計(jì)將在未來(lái)幾年繼續(xù)發(fā)展;北半球在2017年5月過了夏至屉栓，并將在2024年迎來(lái)秋分。

“土星的北六邊形是太陽(yáng)系中最有魅力的成員之一的標(biāo)志性特征耸袜，所以發(fā)現(xiàn)它仍然保留著主要的神秘是非常令人興奮的友多，”卡斯尼-惠更斯任務(wù)的ESA項(xiàng)目科學(xué)家Nicolas Altobelli說。

“卡西尼號(hào)”宇宙飛船繼續(xù)提供新的見解和發(fā)現(xiàn)句灌，直到最后夷陋。如果沒有像卡西尼號(hào)這樣有能力的航天器，這些謎團(tuán)就不會(huì)被解開胰锌。它展示了一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)將一個(gè)復(fù)雜的機(jī)器人探測(cè)器送到一個(gè)以前沒有探索過的目的地可以完成什么——即使任務(wù)本身已經(jīng)結(jié)束骗绕，結(jié)果也會(huì)繼續(xù)流動(dòng)。