VLA揭示了土星大气中以超级风暴为中心的扰动

土星上会定期爆发行星规模的巨型风暴。过去至少发生过六次有记录的火山喷发，最近一次是在 2010 年，宇航局的卡西尼号任务记录了它的整个生命周期。为了了解有关这些特大风暴的更多信息，加州大学伯克利分校的伊姆克·德佩特教授和她的同事必须探测云层下方的土星大气层，这些层是人眼看不见的。这就是天文学家求助于 NSF 的 Karl G. Jansky 甚大阵列 (VLA) 的原因。

每隔20到30年，土星上就会爆发一场巨大的风暴，产生巨大的云层扰动，清晰的头脑向前推进，直到包围整个行星。

最近一次喷发是在 2010 年，可见的云活动持续了 6 个多月。

当时，宇航局的卡西尼号飞船仍在土星轨道上运行，星上的可见光相机、射电仪器、红外相机和雷达等仪器返回了这场天文盛宴的精美细节。

根据之前的统计数据和对风暴动态的了解，下一次事件预计将在 10 到 20 年内发生。

2015年，德佩特教授和合著者利用VLA探测了土星大气层对巨大风暴的深层反应。

除了 2010 年风暴的残余影响之外，他们还发现了所有中纬度巨型风暴的持久特征，其中包括长达数百年历史的赤道风暴，以及可能存在于北纬 70° 处未报告的较古老风暴。

“在无线电波长下，我们探测巨行星上可见云层的下方，”德佩特教授说。

“由于化学反应和动力学会改变行星大气的成分，因此需要在这些云层下方进行观测来限制行星的真实大气成分，这是行星形成模型的关键参数。”

“无线电观测有助于表征全球和局部尺度上巨行星大气中的动力学、物理和化学过程，包括热传输、云形成和对流。”

借助无线电的力量来观察土星对流层云层之外的情况，天文学家发现了一些令人惊讶的事情：大气中氨气浓度的异常，他们将其与土星北半球过去发生的特大风暴联系起来。

研究人员表示，大气中中海拔地区氨的浓度较低，但在较低海拔地区氨浓度却变得较高。

他们认为氨通过沉淀和再蒸发过程从高层大气输送到低层大气。更重要的是，这种效果可以持续数百年。

土星毕竟与木星完全不同，这可能会对未来的研究产生影响。

科学家们进一步透露，虽然土星和木星都是由氢气构成的，但这两个气态巨星却截然不同。

虽然木星确实存在对流层异常，但它们与其区域有关，并且不像土星那样由风暴引起。

这些邻近的气态巨行星之间的巨大差异正在挑战天文学家对气态巨行星和其他行星上超级风暴形成的了解，并可能为未来如何在系外行星上发现和研究它们提供信息。

密歇根大学天文学家李成博士表示：“了解太阳系最大风暴的机制，将飓风理论置于更广阔的宇宙背景中，挑战了我们现有的知识，并突破了陆地气象学的界限。”安娜堡。

研究结果发表在《科学进展》杂志上。