萊斯特大學(xué)發(fā)現(xiàn)一種從未見過的機(jī)制 為土星極光提供動(dòng)力
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：在迄今為止觀察到的行星中，土星是學(xué)發(fā)現(xiàn)種獨(dú)一無二的，因?yàn)樗囊娺^極光一些極光是由其自身大氣層中的旋轉(zhuǎn)風(fēng)產(chǎn)生的，而不僅僅是機(jī)動(dòng)力來自于行星周圍的磁層。在所有其他觀察到的特大土星提供行星上，包括地球，學(xué)發(fā)現(xiàn)種極光只由從周圍的見過極光磁層流入行星大氣層的強(qiáng)大電流形成。這些都是機(jī)動(dòng)力由與來自太陽的帶電粒子的相互作用（如在地球）或從圍繞行星的衛(wèi)星上噴發(fā)的火山物質(zhì)（如在木星和土星）所驅(qū)動(dòng)。
現(xiàn)在萊斯特大學(xué)的特大土星提供太空科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種從未見過的機(jī)制，為土星的學(xué)發(fā)現(xiàn)種巨大行星極光提供動(dòng)力。這一發(fā)現(xiàn)改變了科學(xué)家對(duì)行星極光的見過極光理解，并回答了2004年到達(dá)土星的機(jī)動(dòng)力NASA卡西尼號(hào)探測器提出的第一個(gè)謎團(tuán)，為什么我們不能輕易測量環(huán)形行星上一天的特大土星提供長度？當(dāng)它第一次到達(dá)土星時(shí)，卡西尼號(hào)試圖通過追蹤來自土星大氣層的學(xué)發(fā)現(xiàn)種無線電發(fā)射"脈沖"來測量決定其一天長度的該行星自轉(zhuǎn)率。令測量者非常驚訝的見過極光是，自1981年最后一個(gè)飛過該行星的航天器旅行者2號(hào)以來的20年里，該速率似乎已經(jīng)發(fā)生了變化。
土星的內(nèi)部自轉(zhuǎn)率必須是恒定的，但是幾十年來，研究人員已經(jīng)表明，與該行星有關(guān)的眾多周期性屬性往往會(huì)隨著時(shí)間的推移而改變。更重要的是，在北半球和南半球也看到了獨(dú)立的周期性特征，這些特征本身在這個(gè)星球上的一個(gè)季節(jié)里也會(huì)變化。我們對(duì)行星內(nèi)部物理學(xué)的理解告訴我們，行星的真實(shí)自轉(zhuǎn)率不可能變化得這么快，所以土星上一定發(fā)生了一些獨(dú)特而奇怪的事情。自從美國宇航局卡西尼號(hào)任務(wù)出現(xiàn)以來，已經(jīng)有幾種理論試圖解釋這些觀察到的周期性背后的機(jī)制。這項(xiàng)研究代表了對(duì)基本驅(qū)動(dòng)力的首次探測，它位于該行星的高層大氣中，產(chǎn)生了觀察到的行星周期性和極光。
研究人員利用夏威夷的凱克天文臺(tái)測量了這個(gè)氣體巨頭高層大氣的紅外輻射，并在2017年的一個(gè)月內(nèi)繪制了土星電離層（遠(yuǎn)在磁層之下）的變化流。這張地圖顯示出該行星的極光有很大一部分是由其大氣層中的天氣漩渦模式產(chǎn)生的，并且是該行星觀察到的可變旋轉(zhuǎn)速率的原因。研究人員認(rèn)為該系統(tǒng)是由來自土星熱層能量驅(qū)動(dòng)，在電離層觀察到的風(fēng)速在每秒0.3到3.0公里之間。
這項(xiàng)研究通過最終確定無線電脈沖的神秘變異性的來源，消除了對(duì)土星的批量旋轉(zhuǎn)率和土星上一天長度的許多困惑。由于在土星上觀察到的可變旋轉(zhuǎn)率，科學(xué)家們一直無法使用有規(guī)律的無線電發(fā)射脈沖來計(jì)算批量內(nèi)部旋轉(zhuǎn)率。幸運(yùn)的是，卡西尼號(hào)的科學(xué)家們利用土星復(fù)雜的環(huán)形系統(tǒng)中的重力引起的擾動(dòng)開發(fā)了一種新的方法，現(xiàn)在似乎是測量該行星大體旋轉(zhuǎn)周期的最精確手段，該周期在2019年被確定為10小時(shí)33分38秒。