科学家发现土星上也有持续近百年的风暴

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在光学上，土星的带状大气层似乎平稳地从颜色转移到另一种颜色。但是在无线电光下看到 - VLA数据覆盖了土星的卡西尼号图像 - 波段的独特性质是显而易见的。科学家们使用VLA数据更好地了解气态巨行星大气中的氨，并了解到特暴将氨从高层大气输送到下层大气。 图片来源：S. Dagnello （NRAO/AUI/NSF）、I. de Pater et al （UC Berkeley）

太阳系中最大的风暴，一个10，000英里宽的反气旋，称为大红斑，已经装饰了木星的表面数百年。

一项新的研究表明，土星虽然比木星平淡得多，色彩也少得多，但也有持久的特大风暴，其影响在大气层深处持续了几个世纪。

这项研究是由加州大学伯克利分校和密歇根大学安娜堡分校的天文学家进行的，他们研究了来自地球的无线电发射，这些辐射来自地表以下，发现氨气的分布长期中断。

这项研究今天发表在《科学进展》杂志上。

土星上大约每20到30年发生一次特大风暴，与地球上的飓风相似，但要大得多。但与地球的飓风不同，没有人知道是什么导致了土星大气中的特大风暴，土星大气主要由氢气和氦气以及微量的甲烷，水和氨组成。

“了解太阳系中最大风暴的机制将飓风理论置于更广泛的宇宙背景下，挑战我们目前的知识并推动陆地气象学的界限，”主要作者Cheng Li说，他是加州大学伯克利分校的前51 Peg b研究员，现在是密歇根大学的助理教授。

2015年5月用VLA拍摄的土星无线电图像，减去土星及其环的较亮无线电发射，以增强大气中各个纬度带之间较暗的无线电发射的对比度。由于氨阻挡了无线电波，明亮的特征表明氨耗尽的区域，VLA可以看到大气更深处。北纬地区宽阔的明亮带是2010年土星风暴的后果，这场风暴显然耗尽了氨冰云下方的氨气，这是我们肉眼看到的。资料来源：R. J. Sault 和 I. de Pater

加州大学伯克利分校天文学、地球和行星科学名誉教授Imke de Pater四十多年来一直在研究气态巨行星，以更好地了解它们的组成以及它们的独特之处，利用新墨西哥州的Karl G. Jansky超大阵列来探测来自地球深处的无线电发射。

“在无线电波长下，我们探测巨行星上可见云层下方。由于化学反应和动力学将改变行星大气的组成，因此需要在这些云层以下进行观测以限制行星的真实大气成分，这是行星形成模型的关键参数，“她说。“无线电观测有助于表征动态，物理和化学过程，包括全球和局部尺度上巨型行星大气中的传热，云形成和对流。

正如这项新研究所报道的那样，de Pater，Li和加州大学伯克利分校的研究生Chris Moeckel在行星的无线电发射中发现了一些令人惊讶的东西：大气中氨气浓度的异常，他们将其与过去在地球北半球发生的特大风暴联系起来。

在卡西尼号航天器于2011年2月25日拍摄的图像中，一场巨大的风暴占据了土星相当无特征的表面，大约在土星北半球首次发现强风暴12周后。这场特大风暴被看到超越了自己，因为它环绕着整个星球。天文学家在大气层深处发现了数百年前发生的特大风暴的后遗症。深色条纹是土星环的阴影。图片来源：NASA/JPL/空间科学研究所

根据该团队的说法，氨的浓度在中海拔地区较低，略低于最上层的氨 - 冰云层，但在大气层深处100至200公里的较低高度已经富集。他们认为氨是通过降水和再蒸发过程从高层大气输送到下层大气的。更重要的是，这种效果可以持续数百年。

该研究进一步表明，尽管土星和木星都是由氢气组成的，但这两个气态巨行星却截然不同。虽然木星确实有对流层异常，但它们与它的区域（白色带）和带（暗带）有关，并且不像土星那样是由风暴引起的。这些相邻的气态巨行星之间的巨大差异正在挑战科学家对气态巨行星和其他行星上特大风暴形成的了解，并可能告知未来如何在系外行星上发现和研究它们。

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原标题：《『科学家发现土星上也有持续近百年的风暴》

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