土星风暴的巨型风暴
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发布时间：2022-04-22 07:41
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时间：2023-09-21 09:44
2010年5月23日，正在土星轨道运行的美国宇航局卡西尼号探测器和欧洲南方天文台的地基大型望远镜正在追踪土星北半球出现的一个特大型风暴的发展动向。这个风暴规模罕见，席卷土星全球。
卡西尼号探测器搭载的无线电和等离子波科学设备首先探测到土星大气深处存在一个巨大的湍流，随后在2010年12月份，地面上的业余爱好者们相继观测到土星大气表面出现一个巨大的风暴。随着其强度增加，这个风暴逐渐发展成为一个力量惊人的雷暴云团。这个风暴在土星动荡的大气中形成了一个直径超过3000英里(约合5000公里)的暗色漩涡，规模几乎和木星上的大红斑相当。
这种剧烈的动荡扰动了土星原本相对平静的平流层，形成一块相对温暖的区域，在红外波段看起来非常明亮，就像是一座星际灯塔。有关这项研究的详细论文将发表在本周出版的《科学》杂志。
雷·弗莱彻(Leigh Fletcher)来自英国牛津大学，他是这项研究的第一作者，同时也是卡西尼项目组的成员。他说：“地球上的任何风暴都不能和这个风暴系统相提并论。这样大规模的风暴是罕见的。在土星上，这样规模的风暴自从1876年有记录以来只观测到6次，最近的一次还是在1990年。”
这也是首次当风暴发生时在土星轨道上恰好有一艘人类的探测器，这也使它成为首个被在轨的宇宙飞船近距离仔细考察的土星风暴。除此之外它还是首个被从热红外波段进行研究的土星风暴，在这一波段土星的热辐射特征能让科研人员了解其大气温度分布，风速以及化学组成情况。
位于智利帕拉那山的欧洲南方天文台甚大望远镜(VLT)和卡西尼探测器的合成红外光谱仪(CIRS)小组通力合作，获取土星大气表面的温度数据。
格林·奥顿(Glenn Orton)是美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的科学家，也是这一论文的合著者。他说：“我们的这次观测显示此次风暴事件对土星大气层产生了严重的影响，发生了能量和物质的远距离输送，并导致大气环流模式的改变。这进一步引起了高空喷流和巨大漩涡结构的出现，也打乱了土星正常的季节转变。”
根据测量数据，研究人员们认为这次的风暴是土星有观测以来出现的最强烈的一次，这让他们很吃惊。这个风暴的起因仅仅是一次发生在土星深层大气的常规扰动，但是后来却穿破上覆的大气和云层，进入平流层并发展成了一次规模空前的剧烈风暴。
布里吉特·亨茨曼(Brigette Hesman)是美国马里兰大学的科学家，也是卡西尼合成红外光谱仪(CIRS)小组成员。他说：“在地球上，民航班机一般会选择在平流层中飞行以避免受到天气影响。但如果你是在土星上空飞行，那么这个风暴就实在升的太高了，飞机没办法避开它。”
这场风暴之剧烈，还有其他数据可以说明问题。比如，由于它从土星大气层下方各个层面卷起来的物质，土星上层大气的化学成分出现了变化。卡西尼合成红外光谱仪的观测数据中可以发现乙炔和磷化氢含量的明显改变。这两种化学物质经常被用作土星大气运动的示踪剂。在另一项的研究中，喷气推进实验室(JPL)的凯文·巴恩斯(Kevin Baines)领导下的卡西尼可见光与红外成像分光设备(VIMS)小组获取的数据分析确认了这次风暴正在卷起大量的深层物质，其中包括将数倍于任何以往风暴情况的氨卷起，送至高层大气。
卡西尼探测器是一个美国宇航局和欧洲空间局之间，以及意大利航天局的合作项目，于1997年10月发射升空，于2004年7月成功进入土星轨道开展考察工作。整个项目由美国宇航局喷气推进实验室负责管理。
六边形风暴
美国国家航天航空局的卡西尼土星探测器于1997年升空，一直在努力探索土星的种种秘密，预计它将于2017年通过与土星相撞终结使命。在工作期间，卡西尼号一直在对土星及其大气、光环、卫星和磁场进行深入考察，2012年3月，探测器曾发现土卫四上存在氧气。 从2009年8月开始，太阳光开始照射到土星的北半球上，这给了卡西尼探测器对土星北半球展开调查的机会。2012年间，美国国家航天航空局便公布了一组来自土星北极地区的风暴照片，可以看到，照片中土星风暴竟呈神秘的六边形。 太阳系的所有行星中，这个巨大的“六边形”风暴系统可谓独一无二。从土星的北纬70度开始一直在北极点都是这个巨型风暴的统治区域。从图中可以看出这个巨型风暴的中心有着明显的漩涡状结构，边缘呈现明显的六边形，宽度大约为3万公里左右，卡西尼探测器的调查结果发现风暴内风速已达到每小时322公里。这是太阳系内罕见的超级风暴，其最大的类似飓风的涡流直径达到了3500公里，是地球上已知最大飓风的两倍。 行星学家认为，这是一个波动剧烈的高速气流。因为与地球不同，土星是一颗气体行星，上面没有阻碍气候模式变化的地面景观，这便意味着，这个“六边形”风暴系统可以在土星表面盘旋很长时间。地球上一次典型的飓风大概能持续一周时间，但土星上的这个风暴系统应该可以持续数十年，或许数个世纪。 此外，该六边形风暴中还出现了许多较小的六边形风暴。 科学家怀疑，此六边形风暴的形成与土星北半球的地形有关。另外，科学家还发现，地球上南极臭氧空洞形成的封闭区域，与土星的六边形风暴也有些相似—在地球上的冬季，可破坏臭氧层的化学反应发生后，形成的急流可阻止外面的臭氧对空洞进行补给—土星六边形风暴*有些空洞，土星大气中的气溶胶也无法进入这些空洞中。
