几个世纪以来特大风暴在土星大气层上留下了痕迹

太阳系中最大的风暴，一个 10,000 英里宽的反气旋，称为大红斑，数百年来一直装饰着木星的表面。

现在的一项新研究表明，土星虽然比木星平淡得多，色彩也少得多，但也有持久的特大风暴，其影响会持续几个世纪。

这项研究是由加州大学伯克利分校和密歇根大学安娜堡分校的天文学家进行的，他们观察了来自地球表面以下的无线电发射，发现氨分布的长期破坏气体。

该研究今天(8 月 11 日)发表在《科学进展》杂志上。

土星上的特大风暴大约每 20 到 30 年发生一次，与地球上的飓风相似，但规模要大得多。但与地球上的飓风不同，没有人知道土星大气层中的特大风暴是什么原因造成的，土星大气层主要由氢和氦组成，还含有微量的甲烷、水和氨。

“了解太阳系最大风暴的机制，将飓风理论置于更广阔的宇宙背景中，挑战了我们现有的知识，并突破了陆地气象学的界限，”加州大学前 51 Peg b 研究员、主要作者 Cheng Li说。伯克利分校现任密歇根大学助理教授。

伊姆克·德·帕特 (Imke de Pater) 是加州大学伯克利分校的天文学、地球和行星科学荣誉教授，四十多年来一直在研究气态巨行星，以便更好地了解它们的组成以及它们的独特之处，利用新墨西哥州的卡尔·G·扬斯基甚大阵列探测地球深处的无线电发射。

“在无线电波长下，我们探测巨行星上可见云层的下方。由于化学反应和动力学会改变行星大气的成分，因此需要在这些云层下方进行观测来限制行星的真实大气成分，这是行星形成模型的关键参数，”她说。“无线电观测有助于表征全球和局部尺度上巨行星大气中的动力学、物理和化学过程，包括热传输、云形成和对流。”

正如这项新研究报告的那样，德佩特、李和加州大学伯克利分校的研究生克里斯·莫克尔在地球的无线电发射中发现了一些令人惊讶的东西：大气中氨气浓度的异常，他们将其与过去发生的特大风暴联系起来。地球的北半球。

研究小组表示，中海拔地区氨的浓度较低，位于最上面的氨冰云层下方，但在较低海拔(大气层深处 100 至 200 公里)处氨浓度已变得丰富。他们认为氨通过沉淀和再蒸发过程从高层大气输送到低层大气。更重要的是，这种效果可以持续数百年。

研究进一步表明，虽然土星和木星都是由氢气构成的，但这两个气态巨星却截然不同。虽然木星确实存在对流层异常，但它们与其区域(白色带)和带(深色带)有关，并且不像土星那样由风暴引起。这些邻近的气态巨行星之间的巨大差异正在挑战科学家对气态巨行星和其他行星上超级风暴形成的了解，并可能为未来如何在系外行星上发现和研究它们提供信息。

国家射电天文台(NRAO)是国家科学基金会的一个设施，根据联合大学公司的合作协议运营。