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（來(lái)源：美國(guó)國(guó)家航空航天局 / 噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室 / 航空研究所 / 亞利桑那大學(xué) / 萊斯特大學(xué)）

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土星、木星、天王星和海王星這些氣體巨星與地球一樣都有著炙熱的上層大氣。但與地球不同的是，由于這些處于太陽(yáng)系邊緣的行星與太陽(yáng)距離太遠(yuǎn)，他們炙熱的上層大氣很難歸因于太陽(yáng)輻射。也因此，他們炙熱的外層大氣的熱源一直是天體科學(xué)中最大的謎團(tuán)之一。

是什么原因讓土星上層大氣維持如此高的溫度？來(lái)自美國(guó)宇航局卡西尼號(hào)航天飛船最新數(shù)據(jù)分析提供了一個(gè)可行的解釋?zhuān)盒行悄媳眱蓸O的極光。由太陽(yáng)風(fēng)和來(lái)自于土星衛(wèi)星的帶電粒子相互作用而引發(fā)的電流會(huì)引發(fā)極光并加熱上層大氣。這也很有可能是其他幾個(gè)氣體巨星上層大氣維持高溫的原因。（就像地球上的北極光一樣，研究極光能讓科學(xué)家知道地球的大氣中在發(fā)生著什么）

發(fā)表在4月6日《自然天文學(xué)》雜志上的這項(xiàng)研究是迄今為止關(guān)于氣態(tài)巨星上層大氣溫度和密度最完整的描述，可見(jiàn)在這一領(lǐng)域，人們所知甚少。

在這張偽色圖像中可以看到土星南極的極光。

藍(lán)色代表極光;橙紅色是反射陽(yáng)光。這張照片是由卡西尼的紫外線(xiàn)成像光譜儀(UVIS)于2005年6月21日拍攝的。

（來(lái)源：美國(guó)國(guó)家航空航天局/噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室/科羅拉多大學(xué)）

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通過(guò)分析構(gòu)建出大氣中熱循環(huán)的完整畫(huà)面，科學(xué)家們就能更好地理解極光電流是如何加熱土星上層大氣并驅(qū)動(dòng)風(fēng)的。土星上的風(fēng)力系統(tǒng)可以將最初存積在兩極的這些能量向赤道散布，并將其溫度加熱到僅由太陽(yáng)加熱情況下的兩倍。

“這項(xiàng)研究結(jié)果對(duì)我們了解行星上層大氣的總體情況至關(guān)重要，同時(shí)也是卡西尼號(hào)留給我們的重要遺產(chǎn)?！弊骷?，同時(shí)也是卡西尼紫外線(xiàn)成像光譜儀(UVIS)團(tuán)隊(duì)的成員 - 湯米.科斯基寧（Tommi Koskinen）這樣說(shuō)?！八鼈冇兄诿鞔_這樣一個(gè)問(wèn)題:為什么大氣層的最上層溫度如此之高，而大氣層的其余部分卻由于距離太陽(yáng)太遠(yuǎn)而很冷?！?/p>

卡西尼號(hào)是一個(gè)由位于南加州的美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室管理的軌道飛行器，他在耗盡燃料供應(yīng)前對(duì)土星進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)13年的觀測(cè)。2017年9月，在卡西尼號(hào)土星探測(cè)器燃料將盡時(shí)，科學(xué)家控制其墜入了土星的大氣層，這么做部分是出于保護(hù)由卡西尼號(hào)發(fā)現(xiàn)的一顆衛(wèi)星--土衛(wèi)二(Enceladus-以希臘神話(huà)中的巨人恩克拉多斯命名) ，這顆衛(wèi)星很可能存在適合生命體生存的條件。在墜落之前，卡西尼號(hào)圍繞土星貢獻(xiàn)了22次超近距離運(yùn)行，完成了它的終場(chǎng)“壓軸表演”。

用于繪制土星大氣最新溫度分布圖的關(guān)鍵數(shù)據(jù)正是在卡西尼號(hào)進(jìn)行“壓軸表演”的期間所收集到的。在長(zhǎng)達(dá)六周的時(shí)間里，卡西尼號(hào)瞄準(zhǔn)了獵戶(hù)座和大犬座中的幾顆明亮的恒星，在他們經(jīng)過(guò)土星時(shí)，觀察這些恒星在巨大土星背后的升起和落下，以便科學(xué)家研究分析這些明亮恒星的光線(xiàn)穿過(guò)土星大氣時(shí)是如何變化的。

測(cè)量土星大氣的密度為科學(xué)家們提供了計(jì)算溫度所需的信息。（大氣的密度會(huì)隨著海拔減小，減小率則取決于溫度。）他們發(fā)現(xiàn)溫度的峰值出現(xiàn)在土星極光附近，這預(yù)示著極光電流加熱了土星的上層大氣。

另外，結(jié)合密度及溫度的測(cè)量數(shù)據(jù)，科學(xué)家們可以計(jì)算得出土星上的風(fēng)速。上層大氣是行星與太空相接地方，了解土星的上層大氣，是了解太空天氣及其對(duì)太陽(yáng)系其他行星和圍繞其他恒星運(yùn)行的系外行星的影響的關(guān)鍵。

卡西尼-惠更斯計(jì)劃是美國(guó)航空航天局（NASA）、歐洲宇航局（ESA）和意大利航天局的一個(gè)合作項(xiàng)目。噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）是加州理工學(xué)院設(shè)在帕薩迪納市的一個(gè)機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)管理美國(guó)航空航天局（NASA）位于華盛頓的科學(xué)任務(wù)理事會(huì)的科研任務(wù)?？ㄎ髂崽?hào)軌道飛行器就是有噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和組裝的。

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作者: Tony Greicius

FY: 長(zhǎng)襪子賊

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