哈勃发现土星环正在加热其大气层全球快播

2023-03-31 19:02:16 来源：互联网

这个秘密已经隐藏了40年。但是，除了旅行者1号和2号航天器以及退役的国际紫外线探测器之外，还需要一位资深天文学家的洞察力才能在一年内将其整合在一起，利用美国宇航局哈勃太空望远镜和退役的卡西尼号探测器对土星的观测。

(资料图片仅供参考)

发现：土星巨大的环系统正在加热这颗巨行星的高层大气。这种现象在太阳系中从未见过。这是土星与其环之间意想不到的相互作用，有可能为预测其他恒星周围的行星是否也具有类似土星的光荣环系统提供工具。

证据是紫外线辐射过量，被视为土星大气中热氢的光谱线。辐射的颠簸意味着有什么东西正在污染并从外部加热高层大气。

最可行的解释是，冰环粒子如雨点般落到土星大气层上会导致这种加热。这可能是由于微陨石、太阳风粒子轰击、太阳紫外线辐射或电磁力捡起带电尘埃的影响。所有这些都是在土星引力场将粒子拉入行星的影响下发生的。当美国宇航局的卡西尼号探测器在2017年任务结束时坠入土星大气层时，它测量了大气成分，并确认许多粒子正在从环中落入。

“虽然环的缓慢解体是众所周知的，但它对行星原子氢的影响是一个惊喜。从卡西尼号探测器中，我们已经知道了环的影响。然而，我们对原子氢含量一无所知，“巴黎天体物理研究所和亚利桑那大学月球与行星实验室的Lotfi Ben-Jaffel说，他是30月<>日发表在《行星科学杂志》上的一篇论文的作者。

“一切都是由特定纬度层叠到大气中的环状粒子驱动的。他们修改了高层大气，改变了成分，“Ben-Jaffel说。“然后你也有与大气气体的碰撞过程，这些气体可能会在特定高度加热大气。

Ben-Jaffel的结论需要将研究土星的四个太空任务的紫外线(UV)观测结果汇总在一起。这包括1980年代飞越土星并测量紫外线过量的两个NASA旅行者探测器的观测结果。当时，天文学家将这些测量结果视为探测器中的噪声。

卡西尼号任务于2004年抵达土星，也收集了大气层的紫外线数据(持续数年)。其他数据来自哈勃望远镜和1978年发射的国际紫外线探测器，是NASA，ESA(欧洲航天局)和英国科学与工程研究委员会之间的国际合作。

但挥之不去的问题是，是否所有的数据都是虚幻的，或者反映了土星上的真实现象。

组装拼图游戏的关键在于Ben-Jaffel决定使用哈勃太空望远镜成像光谱仪(STIS)的测量结果。它对土星的精确观测被用来校准观测土星的其他四个太空任务的档案紫外线数据。他将土星的STIS紫外线观测与来自多个太空任务和仪器的光分布进行了比较。

“当一切都被校准时，我们清楚地看到光谱在所有任务中都是一致的。这是可能的，因为我们有相同的参考点，来自哈勃，几十年来测量的大气能量转移速率，“Ben-Jaffel说。“这对我来说真的是一个惊喜。我只是将不同的配光数据绘制在一起，然后我意识到，哇 - 它是一样的。

四十年的紫外线数据涵盖了多个太阳周期，并帮助天文学家研究太阳对土星的季节性影响。通过将所有不同的数据汇集在一起并进行校准，Ben-Jaffel发现紫外线辐射水平没有差异。“在任何时候，在地球上的任何位置，我们都可以跟踪紫外线辐射水平，”他说。这表明土星环稳定的“冰雨”是最好的解释。

“我们才刚刚开始对行星上层大气进行这种环表征效应。我们最终希望有一个全球性的方法，能够产生关于遥远世界大气的真正特征。这项研究的目标之一是看看我们如何将其应用于围绕其他恒星运行的行星。称之为寻找"外环"。

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