卡西尼号探测器揭示前所未有的土星风暴

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


正如我们地球的某些地区有季风季节或龙卷风季节一样,土星也有自己的风暴季节

大约每隔一个土星年(相当于大约 30 个地球年),一场巨大的、翻滚的风暴就会席卷土星北半球的云层,有时像一条带子一样环绕整个星球。这些风暴持续几十天甚至更久,最早的记录可以追溯到 1876 年。

有记录的第六次土星巨型风暴来得有点早,在 2010 年底爆发,距离上次风暴仅 20 年。这个时机对行星天文学家来说非常幸运,他们目前有一个名为卡西尼号的专用轨道飞行器驻扎在这个环形行星。可以说,卡西尼号的“场边席位”让美国宇航局的探测器欣赏了一场精彩的表演。


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一项总结卡西尼号对土星巨型风暴的观测的新研究增加了越来越多的证据,表明这并非一次普通的爆发。 2010 年的风暴一直持续到 2011 年——持续时间大约为 200 天,是记录中最长的此类风暴。它产生了一个前所未有的漩涡,几乎可以吞噬整个地球。它一直持续到风暴的头部绕行星前进,追尾了移动较慢的漩涡;它们的碰撞似乎终止了风暴的大部分活动。

卡西尼号用其相机以及无线电和等离子波科学仪器详细记录了这场风暴,该仪器探测到了云层中闪电的静电脉冲。汉普顿大学的行星科学助理教授 Kunio Sayanagi 和他的同事在一项研究中描述了这些观测结果,该研究将发表在期刊《伊卡洛斯》上。

Sayanagi 和他的合著者报告说,这场有时被称为“大白斑”的风暴始于 2010 年 12 月 5 日,一直持续到 2011 年 6 月 20 日,尽管风暴的终点有些模棱两可。尽管如此,这场风暴的持续时间还是大大超过了 1903 年持续了 150 天的土星大风暴。

最新的风暴以带状形式在土星上稳步蔓延,最终在北纬 33 度环绕了整个星球。风暴的前方是一个快速移动的明亮特征,闪烁着闪电活动,称为“头部”,后面跟着一个巨大的旋风漩涡,它也在 12 月形成,最后是“尾巴”,即湍流云。研究人员报告说,到 1 月份,该漩涡已增长到一个巨大的漩涡,宽 12,000 公里,大约是地球的直径。研究作者指出,这被认为是土星对流层中记录到的最大漩涡,尽管他们指出,最近在土星平流层(大气层较高层)探测到的一个更大的漩涡——大约 50,000 公里宽

这两个漩涡很可能是由同一场风暴引发的,“最有可能的结果是‘行星打嗝’——一股温暖的气团从深处上升并在大气层中自身卷曲,”Sayanagi 说。“似乎漩涡垂直剪切成两个部分,我们在可见[光]中看到的对流层漩涡,以及其他研究人员在红外辐射中记录的平流层漩涡。”

到 2011 年 6 月,风暴的快速移动的头部已经绕行星转了一圈,基本上追尾了对流层漩涡,导致了一场有效地结束风暴的碰撞。闪电变得断断续续,构成头部的明亮云层消失了。然而,基于过去超级风暴的情况,研究人员预测,“大白斑”的后果将继续扰乱土星的大气层数年——甚至可能长达十年。

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