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是什么使土星的氣氛如此炎熱
2020-06-02 11:23上一篇：美國(guó)宇航局開普勒早期數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)隱藏有地球大小的宜居帶行星 |下一篇：系外行星氣候“解碼器”有助于尋找生命
像土星一樣，土星，木星，天王星和海王星等氣體巨人大氣層的上層也很熱。但是與地球不同，太陽離這些外行星太遠(yuǎn)，無法解釋高溫。它們的熱源一直是行星科學(xué)的重大奧秘??之一。
來自美國(guó)宇航局卡西尼號(hào)航天器的數(shù)據(jù)的新分析找到了一個(gè)可行的解釋，說明什么使得土星的上層以及可能的其他天然氣巨頭如此炙手可熱：地球南北兩極的極光。太陽風(fēng)和土星衛(wèi)星帶電粒子之間的相互作用觸發(fā)的電流激發(fā)極光并加熱高層大氣。（就像地球的北極光一樣，研究極光會(huì)告訴科學(xué)家行星大氣中正在發(fā)生什么。）
今天發(fā)表在《自然天文學(xué)》上的這項(xiàng)工作是迄今為止對(duì)氣體巨人的高層大氣的溫度和密度的最完整的制圖。
研究的主要作者Zarah Brown說：“了解動(dòng)力學(xué)確實(shí)需要一個(gè)全局視圖。該數(shù)據(jù)集是我們第一次能夠觀察極點(diǎn)之間的高層大氣層，同時(shí)還可以觀察到溫度隨深度的變化。”以及亞利桑那大學(xué)月球和行星實(shí)驗(yàn)室的研究生。
通過完整地了解熱量在大氣中的循環(huán)方式，平心在線充值 可以更好地了解極光電流如何加熱土星大氣層的上部并驅(qū)動(dòng)風(fēng)。全球風(fēng)能系統(tǒng)可以分配這種能量，該能量最初會(huì)沉積在兩極附近，朝向赤道區(qū)域，將它們加熱到僅靠太陽加熱所期望的溫度的兩倍。
該研究的合著者，卡西尼紫外線成像光譜團(tuán)隊(duì)的成員湯米·科斯金寧說：“這些結(jié)果對(duì)于我們對(duì)行星高層大氣的總體了解至關(guān)重要，是卡西尼遺產(chǎn)的重要組成部分。” “他們幫助解決了為什么大氣的最上部如此熱而其余大氣（由于與太陽距離較大）卻很冷的問題。”
卡西尼號(hào)由美國(guó)宇航局位于南加州的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室管理，是一架繞過土星的軌道器，在耗盡燃料供應(yīng)之前已觀測(cè)了13年以上。該任務(wù)于2017年9月將其墜入地球大氣，部分是為了保護(hù)其月球土衛(wèi)二，卡西尼號(hào)發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二可能擁有適合生活的條件。但是在暴跌之前，卡西尼號(hào)進(jìn)行了22次超近的土星軌道飛行，最后一次巡回演出稱為大結(jié)局。
正是在總決賽期間，收集了有關(guān)土星大氣新溫度圖的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。在六個(gè)星期的時(shí)間里，卡西尼號(hào)對(duì)準(zhǔn)了獵戶座（Orion）和大犬座（Canis Major）星座中幾顆明亮的恒星，它們經(jīng)過了土星。當(dāng)航天器觀察到恒星升起并落在巨型行星后面時(shí)，科學(xué)家分析了星光穿過大氣層時(shí)的變化。
測(cè)量大氣層的密度可以為科學(xué)家提供尋找溫度所需的信息。密度隨著海拔的升高而降低，降低的速率取決于溫度。他們發(fā)現(xiàn)極光附近的溫度達(dá)到峰值，表明極光電流加熱了高層大氣。
密度和溫度測(cè)量共同幫助科學(xué)家確定風(fēng)速。了解土星與太空相遇的高空大氣層是了解太空天氣及其對(duì)我們太陽系中其他行星以及其他恒星周圍系外行星影響的關(guān)鍵。
“即使發(fā)現(xiàn)了成千上萬的系外行星，也只能對(duì)太陽系中的行星進(jìn)行如此詳細(xì)的研究。多虧了卡西尼，我們現(xiàn)在比土星上的任何其他巨型行星都更詳細(xì)地了解了土星的高層大氣”，布朗說。
卡西尼－惠更斯號(hào)飛行任務(wù)是美國(guó)宇航局，歐洲航天局和意大利航天局的合作項(xiàng)目。NASA的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（簡(jiǎn)稱JPL）是帕薩迪納市Caltech的一個(gè)部門，負(fù)責(zé)管理NASA華盛頓科學(xué)任務(wù)局的任務(wù)。JPL設(shè)計(jì)，開發(fā)和組裝了卡西尼號(hào)軌道器。
