卡西尼号解释了土星上层大气炎热之谜学术资讯

美丽的土星及其光环。

和地球大气一样，土星、木星、天王星和海王星等气态巨行星的上层大气温度很高。然而，与地球不同的是，这些外围行星离太阳很远，其高温原因一直是一个无解之谜。科学家们不禁好奇，究竟是什么成为了热源？

据美国亚利桑那大学（简称UArizona）官网4月6日消息称，美国航空航天局（NASA）的卡西尼号（Cassini）航天器的最新数据分析结果显示，土星（可能还包括其他气态巨行星）上层大气之所以如此炙热，可能是土星南北两极的极光在作祟：太阳风和来自土星卫星的带电粒子发生的相互作用触发了电流，点燃了极光，从而加热了上层大气。研究这些星球上的极光可以告诉科学家其大气层正在发生的变化。

这篇同日刊发在《自然•天文学》杂志的研究论文，包含了迄今为止对土星上层大气温度及密度最完整的测绘过程和数据。

论文第一作者、UArizona月球与行星实验室的研究生Zarah Brown介绍道：“了解上层大气的动态特征需要具备全局视角。这些数据组意味着我们第一次能够在土星上观察两个极点之间的高层大气，同时还能看到温度是如何随深度发生变化的。”

通过建立起土星大气热量循环的完整框架，科学家们能够更好地理解极光电流是如何加热土星上层大气并驱动风的。这个全球风能系统能够将最初储存在两极附近的能量分配到赤道地区，并将此处大气加热到两倍于太阳加热力度的高温。

论文作者、卡西尼号紫外线成像光谱仪小组的成员Tommi Koskinen解释道：“这些结果既对我们在总体上了解该行星上层大气至关重要，又是卡西尼号遗产的重要组成部分。它们有助于解决一个问题，即为什么最上层大气如此炎热，而其余部分——由于离太阳的距离很远——则是寒冷的。”

具体说来，测量土星大气密度给科学家们提供了测量温度所需要的信息。密度会随海拔高度的降低而降低，降低速度则取决于温度。他们发现，极光附近的温度达到了峰值，这表明是极光电流加热了上层大气。密度和温度的测量值则帮助科学家计算出了风速。

土星的上层大气是行星与太空接壤的区域，因而这里是理解空间天气及其对太阳系其他行星影响的关键。

科界原创

编译：朱明逸

审稿：阿淼

责编：雷鑫宇

期刊来源：《自然•天文学》

期刊编号： 2397-3366