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新研究解释土星的史诗发脾气

新研究解释土星的史诗发脾气

发布时间:2018-05-16    浏览量:1

em新研究描述了在土星上大约每30年发生一次巨大风暴的影响。 / em

科学家利用美国宇航局卡西尼号的数据解决了为什么土星每30年会遭遇巨大风暴的长期秘密。研究人员报告说,暴风雨可以发展成包围整个地球的明亮带子,这种自然的计时器可以被随后的风暴重置。

在140年的望远镜观测中,六次土星爆发了巨大的风暴。卡西尼和地球上的观察者从2010年12月到2011年8月追踪了最近的这些风暴。在那段时间,风暴在云层中爆炸,最终在土星周围绕行。

在Nature Geoscience杂志上发表的一篇论文中,科学家描述了他们认为应该对周期性爆发负责的效应。其基本思想是,水汽比构成土星大气层的氢和氦重,所以一旦每次巨大的暴风雨都会降落大量的雨水,云层内的空气就会比下面的大气更轻。一段时间以来,这种情况阻碍了对流过程 - 在这种过程中,温暖湿润的空气升起,凉爽,密集的空气汇聚 - 造成新的云和风暴。

“在这些风暴之后的几十年里,土星深层大气中的暖空气太湿,而且太密集,不会升高,”负责这项研究的加利福尼亚理工学院研究生Cheng Li说。 “上面的空气必须冷却下来,并在空气密度大于下面的热空气之前将其散热。这个冷却过程大约需要30年,然后才会出现风暴。“

李认为风暴的偶发性表明土星的深层大气相对于其他大气成分比木星含有更多的水分。研究人员表示,土星的超湿内部可能解释为什么这个星球有这种史诗般的发脾气,而木星则不然。 Li说,如果土星的深层气氛变得干燥,科学家们会期待木星观测到连续的,更小的风暴。相反,土星的爆发是偶发性的,相当具爆炸性。

土星和太空望远镜的其他观测暗示了土星湿润的内部。 “以前使用光谱学进行的研究表明,与木星相比,土星的内部富集甲烷和其他挥发物两至三倍。从那里开始,预计土星还含有丰富的氧气,这也是一个短暂的飞跃,这也是每个水分子的挥发性和重要组成部分,“加州理工学院卡西尼科学团队的成员安德鲁·英格索尔说。 - 与李先生交谈过。挥发物是元素和化合物,在相对较低的温度下从固态变为液态或气态。

科学家有兴趣了解土星和木星中氧气和其他挥发性成分的含量。这些成分提供了关于两个行星形成的重要线索 - 这些行星被认为是在所有其他行星之前形成的 - 以及早期太阳系的条件。

卡西尼惠更斯任务是美国宇航局,欧空局(欧空局)和意大利航天局的合作项目。加州理工学院的JPL管理着美国宇航局科学任务局在华盛顿的任务。

出版物:Cheng Li和Andrew P. Ingersoll,“氢气氛中的湿对流和土星巨大风暴的频率”,Nature Geoscience(2015); DOI:10.1038 / ngeo2405

来源:普雷斯顿戴斯,喷气推进实验室

图片:NASA / JPL-Caltech / SSI

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