2011-07-08 13:01:37幻羽

科技版~超遜偵探~UOD之71~*土星現超級風暴*

這是凱西尼號探測器拍攝的土星照片,看到此時已經出現了一個風暴系統,其緯向直徑1萬公里,經向直徑1.7萬公里。

            科技版~超遜偵探~UOD71~*土星現超級風暴*

2011年78日報導,天文學家們一直在對肆虐土星數月之久的神秘大白斑進行縝密的跟蹤,並已經拍攝了其超高解析度的圖像,現在這些珍貴的資料開始幫助科學家們瞭解其可能的成因。這個風暴團規模驚人,其直徑將近6200英里(約合1萬公里),幾乎和地球一樣大(地球直徑約1.2萬公里),並且它還發展出一條巨大的白色雲尾,其長度足足圍繞土星一周。

 

從去年12月份開始,土星北半球中緯度開始出現這個風暴的端倪。這讓科學家們大為吃驚,因為按照經驗,土星似乎存在大約每30年出現一次特大風暴的規律,而此次風暴的出現足足提前了大約10年。在過去的135年中,人們僅僅紀錄到過5次類似的土星風暴事件。

 

為了搞清楚究竟發生了什麼,科學家們調用了地基望遠鏡和正在土星軌道運行的凱西尼探測器進行調查。至於研究的結果,參與研究的科學家,來自奧地利科學院的行星學家喬治·費舍(Georg Fischer)說,他們發現這個風暴系統包含的能量幾乎相當於地球在整整一年內從太陽那裏獲得的能量總和。

 

這個所謂的大白斑是一個結構複雜的雷暴系統。探測器可以接收到這裏發出的強烈無線電波,這是這一區域內部深處閃電活動發出的放電信號。這些信號非常強烈,在風暴最活躍的時候,可以推算出這裏的雲層深處幾乎每秒鐘就會發生10次以上的閃電。

 

有關這一風暴系統,一個最關鍵的謎團是:它巨大的能量究竟從何而來?由於這個神秘大白斑的出現似乎和土星上的季節變化有關聯,有研究人員提出是否有可能是太陽的能量驅動了這一風暴系統。然而仔細研究就會發現這裏的雲層系統非常獨特,只有其雲層系統的深度一直向下延伸到氣候層的時候,才能進行解釋。所謂氣候層是指一層大約250公里厚的大氣層空間,這裏是土星主要的雲系集中的地方,太陽光無法抵達這一高度。因此這就讓人懷疑僅僅依靠太陽驅動理論的可行性,似乎這一特徵更傾向於提示土星內部熱源的作用。

 

那麼,太陽能究竟在驅動這場風暴中扮演了什麼角色呢?一種可能性是太陽光的照射觸發了土星大氣活動,而這種活動直接影響了土星大氣內部的垂直氣流運動,這種運動一直深入大氣深處。最後,越來越劇烈的翻滾運動終於引發了這場巨大的風暴。

在2011年523日時據美國宇航局網站報導,正在土星軌道運行的美國宇航局凱西尼號探測器和歐洲南方天文臺的地基大型望遠鏡正在追蹤土星北半球出現的一個特大型風暴的發展動向。這個風暴規模罕見,席捲土星全球。

 

凱西尼號探測器搭載的無線電和等離子波科學設備首先探測到土星大氣深處存在一個巨大的湍流,隨後在201012月份,地面上的業餘愛好者們相繼觀測到土星大氣表面出現一個巨大的風暴。隨著其強度增加,這個風暴逐漸發展成為一個力量驚人的雷暴雲團。

 

這種劇烈的動盪擾動了土星原本相對平靜的平流層,形成一塊相對溫暖的區域,在紅外波段看起來非常明亮,就像是一座星際燈塔。雷·弗萊徹(Leigh Fletcher)來自英國牛津大學,他是這項研究的第一作者,同時也是凱西尼項目組的成員。他說:地球上的任何風暴都不能和這個風暴系統相提並論。這樣大規模的風暴是罕見的。在土星上,這樣規模的風暴自從1876年有記錄以來只觀測到6次,最近的一次還是在1990年。

 

這也是首次當風暴發生時在土星軌道上恰好有一艘人類的探測器,這也使它成為首個被在軌的太空船近距離仔細考察的土星風暴。除此之外它還是首個被從熱紅外波段進行研究的土星風暴,在這一波段土星的熱輻射特徵能讓科研人員瞭解其大氣溫度分佈,風速以及化學組成情況。

 

位於智利帕拉那山的歐洲南方天文臺甚大望遠鏡(VLT)和凱西尼探測器的合成紅外光譜儀(CIRS)小組通力合作,獲取土星大氣表面的溫度資料。格林·奧頓(Glenn Orton)是美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)的科學家,也是這一論文的合著者。他說:我們的這次觀測顯示此次風暴事件對土星大氣層產生了嚴重的影響,發生了能量和物質的遠距離輸送,並導致大氣環流模式的改變。這進一步引起了高空噴流和巨大漩渦結構的出現,也打亂了土星正常的季節轉變。

 

根據測量資料,研究人員們認為這次的風暴是土星有觀測以來出現的最強烈的一次,這讓他們很吃驚。這個風暴的起因僅僅是一次發生在土星深層大氣的常規擾動,但是後來卻穿破上覆的大氣和雲層,進入平流層並發展成了一次規模空前的劇烈風暴。

 

布裏吉特·亨茨曼(Brigette Hesman)是美國馬里蘭大學的科學家,也是凱西尼合成紅外光譜儀(CIRS)小組成員。他說:在地球上,民航班機一般會選擇在平流層中飛行以避免受到天氣影響。但如果你是在土星上空飛行,那麼這個風暴就實在升的太高了,飛機沒辦法避開它。

 

這場風暴之劇烈,還有其他資料可以說明問題。比如,由於它從土星大氣層下方各個層面卷起來的物質,土星上層大氣的化學成分出現了變化。凱西尼合成紅外光譜儀的觀測資料中可以發現乙炔和磷化氫含量的明顯改變。這兩種化學物質經常被用作土星大氣運動的示蹤劑。在另一項獨立的研究中,噴氣推進實驗室(JPL)的凱文·巴恩斯(Kevin Baines)領導下的凱西尼可見光與紅外成像分光設備(VIMS)小組獲取的資料分析確認了這次風暴正在卷起大量的深層物質,其中包括將數倍於任何以往風暴情況的氨卷起,送至高層大氣。

 

凱西尼探測器是一個美國宇航局和歐洲空間局之間,以及義大利航天局的合作專案,於199710月發射升空,於20047月成功進入土星軌道開展考察工作。整個專案由美國宇航局噴氣推進實驗室負責管理。