土星的北極六邊形超過了土星的云層向外延伸約180英里

一項新的研究表明，圍繞土星北極旋轉(zhuǎn)的怪異六邊形比科學(xué)家們想象的要高得多。

研究人員普遍認為，這個2萬英里寬(3.2萬公里)，風速為200英里/小時(320公里/小時)的六邊形空氣急流是一種低空現(xiàn)象，僅限于土星對流層的云層。

但一項新的研究表明，這種奇怪的結(jié)構(gòu)實際上可以延伸到云層頂部上方180英里(300公里)的平流層處，至少在北方的春夏兩季時是這樣的。

這個六邊形包圍著位于北極的一個較小的圓形漩渦，已經(jīng)存在了至少38年;美國宇航局的旅行者1號和旅行者2號飛船分別于1980年和1981年在土星附近飛行時發(fā)現(xiàn)了六邊形這個尖角特征。

科學(xué)家們從2004年開始對六邊形進行更詳細的觀察，當時美國宇航局的卡西尼號宇宙飛船開始圍繞這個環(huán)形行星運行。但卡西尼號的六邊形觀測結(jié)果在它到達后的十年間都幾乎只局限于對流層;直到2009年，土星的北部才迎來了春天，但平流層的低溫繼續(xù)影響了探測器的復(fù)合紅外光譜儀(CIRS)在接下來的五年里的測量。

國際卡西尼號任務(wù)上的復(fù)合紅外光譜儀(CIRS)收集的數(shù)據(jù)，在2013年到2017年之間土星北極的變化。Fletcher等人2018 / ASA/JPL-Caltech/University of Leicester/GSFC

“從2014年起，我們首次能夠使用CIRS儀器來探測北部平流層，”來自法國動力氣象實驗室的研究合作者Sandrine Guerlet在歐洲航天局(ESA)的一份聲明中說。

這些觀察結(jié)果現(xiàn)在得到了新的分析。他們還透露了一個驚喜：云層上方有一個熟悉的形狀。

“隨著極地渦旋變得越來越明顯，我們注意到它有六邊形的邊緣，并且意識到我們之前看到的六邊形的高度要比我們想象的要高得多，”Guerlet補充說。

研究小組在新研究報告中寫道，平流層六邊形的形成似乎與季節(jié)變化帶來的變暖有關(guān)。事實上，卡西尼號在到達土星的早期就在其南極上方發(fā)現(xiàn)了一個漩渦，當時這個半球正在經(jīng)歷夏天。(土星繞太陽公轉(zhuǎn)需要30個地球年的時間，所以環(huán)繞土星的季節(jié)各持續(xù)7.5年左右。)

但南平流層渦旋并不是六邊形的。研究人員說，就這一點而言，南極的漩渦也不是在對流層云層中圍繞南極旋轉(zhuǎn)。

“這可能意味著土星的兩極之間有一個我們還沒弄清楚的基本的不對稱，或者它可能意味著北極的漩渦在我們最后一次觀察以及卡西尼號停止觀察之后，都還一直處于發(fā)展的階段，”研究報告的主要作者Leigh Fletcher在英國萊斯特大學(xué)的，在同一個的聲明中說。

卡西尼號觀測土星著名的六邊形，六邊形的灰度圖，攝于2016年末

卡西尼號的壯烈犧牲發(fā)生在2017年9月15日，當時任務(wù)小組成員駕駛卡西尼號進入土星大氣層中。這顆長壽的人造衛(wèi)星已經(jīng)燃料不足，研究小組希望確保卡西尼號身上的地球微生物不會污染到土星的衛(wèi)星泰坦和土衛(wèi)二，因為這兩顆衛(wèi)星都可能可以支持我們所知的生命形式。

南北之間的不對稱只是科學(xué)家們正在研究的一個與漩渦有關(guān)的謎題。另一個是北部漩渦外貌的驚人形狀：目前科學(xué)家尚不清楚為什么漩渦會形成六邊形，地球的噴射氣流就并沒有呈現(xiàn)過這樣的形態(tài)。

耗資39億美元的卡西尼號任務(wù)是由美國宇航局、歐洲航天局和意大利航天局共同完成的項目。2005年1月，這個項目還將一枚名為惠更斯號的著陸器降落在土衛(wèi)六表面。正如這項新研究顯示的那樣，盡管惠更斯號和卡西尼號軌道飛行器都已經(jīng)退役，但在任務(wù)期間收集的數(shù)據(jù)仍然可以幫助我們解開這個環(huán)狀行星上一些令人費解的謎團。

“卡西尼號”宇宙飛船在任務(wù)中持續(xù)提供新的見解和發(fā)現(xiàn)，直到任務(wù)結(jié)束。如果沒有像“卡西尼”號這樣有能耐的航天器，這些謎團就不會被揭開，ESA Cassini-Huygens項目科學(xué)家Nicolas Altobelli在同一聲明中說。“它展示了一個國際團隊將一個精密的機器人探測器送往一個以前沒有探索過的目的地時能完成什么樣的任務(wù)——即使任務(wù)本身已經(jīng)結(jié)束，其研究數(shù)據(jù)依然有重要的科研價值。”

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