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是什么在加热土星大气？

百家作者：三体迷 2020-04-12 13:00:37

和地球一样，木星、土星、天王星和海王星四大气态巨行星的上层大气也是相对温热的。可是不像地球，这些行星离太阳非常遥远，难以用太阳辐射进行解释，其中原因一直是行星科学的一大谜团。

现在，天文学家通过分析卡西尼号的探测数据，找到一个靠谱解释——土星，乃至其他气态巨行星上层大气被加热，可能与行星极光有关。卡西尼号的探测数据表明，太阳风与土星卫星喷发的带电粒子相互作用产生的电流，引发了土星极光，并加热了土星上层大气。

卡西尼号是美国宇航局1997年10月发射的土星探测器，在太空飞行近7年后，于2004年7月抵达土星轨道，直到2017年9月坠向土星大气焚毁，结束传奇的探测生涯。虽然卡西尼号任务已结束，但其传回地球的海量数据仍值得科学家进行长期研究。

在坠向土星前，卡西尼号从土星与最内侧的土星环之间穿越22次，对土星展开前所未有的超近距离探测，这一任务阶段被称为大结局。

本项新研究正是利用卡西尼号在大结局期间收集的关键数据，完成了人类迄今为止对土星上层大气温度和密度最完整的测绘，帮助我们更好地理解土星上层大气的加热机制。

据介绍，卡西尼号当时详细观测了土星身后猎户座和大犬座方向的数颗明亮恒星。通过分析这些恒星的星光在穿过土星大气时的变化情况，天文学家测定了土星大气密度。行星大气密度随高度增加而下降，而下降速度则取决于温度，这使他们得以对土星大气温度进行评估。

研究结果表明，土星上层大气温度的峰值出现在土星极光区域，暗示极光电流加热了土星上层大气。热量最初在土星两极附近沉积，然后通过全球风系统散播出去，向土星赤道区域传递，最终实现对土星上层大气的全面加热。这种加热效果高达太阳辐射的两倍。

除此之外，大气温度和密度的测定还有助于天文学家计算风速，揭示关于土星上层大气的更多性质。

有的人死了，他还活着，探测器也一样。研究合著者托米·科斯基宁（Tommi Koskinen）表示：“这些结果对我们认识行星上层大气至关重要，是卡西尼号遗产的重要组成部分。”

研究人员已经将相关成果发布在《自然-天文学》上。

参考来源：

https://phys.org/news/2020-04-saturn-atmosphere-hot.html

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