土星巨型風暴橫貫北半球:面積超地球

  美國宇航局正在土星軌道運行的卡西尼號探測器拍攝的大量圖像和錄像記錄了一個在這顆氣態星球北半球肆虐近一年的巨型風暴。這些圖像數據顯示在大約一年前,土星北半球出現了一個小白點,具體時間大約是在2010年的12月5日。這個起初不怎麼起眼的“小不點”隨後卻突然迅速發展壯大,到 2011年的1月份,它已經發展成為一個橫貫土星北半球的巨型風暴系統。

  目前這個巨型風暴的南北直徑已經超過9000英里(約合 1.5萬公里),超過了一個地球直徑。這是有史以來在土星大氣中觀察到的規模最大的風暴。就在卡西尼號探測器拍攝到首幀土星風暴圖像的當天,飛船上搭載的無線電和等離子體波探測設備也記錄到了風暴發出的電活動信號,數據顯示這是一個劇烈的對流雷暴系統。其劇烈對流大約於今年6月底開始衰減,但是風暴系統攪動產生的巨型雲系依舊在土星大氣中遲遲沒有消散,留存至今。

 

 

  這個對流活動持續200天的雷暴雲系也讓它成為有記錄以來持續時間最久的土星雷暴系統。之前的紀錄保持者是1903年觀測到的一個土星雷暴系統,當時它持續了大約150天。而21年前美國哈勃空間望遠鏡拍攝到的一次相似規模的風暴僅僅持續了55天。

  安德魯·林格索爾(Andrew Ingersoll)是來自加州理工學院的卡西尼探測器項目科學家,是一名成像小組成員,他說:“說起來這個土星風暴更像是一次火山爆發而不是天氣系統。其內部的壓力積聚經歷很很長時間,然後發生了這樣的風暴。有關這一點,神秘之處在於這裡並沒有什麼岩石去阻止這種能量散發,那麼究竟是什麼機制在那麼多年裡阻止這種能量爆發的呢?”

  作為成像小組“土星風暴觀測行動”的一部分,小組控制卡西尼號探測器拍攝了數以百計的這一風暴雲系的圖像。這一工作是見縫插針地完成的,因為所有觀測任務都是事先安排好的,卡西尼的相機必須負責對土星,它的光環和許多衛星目標進行成像,只有在這些任務執行的空擋,小組成員們才能抓拍土星風暴的壯觀影像。結合卡西尼號自2004年以來獲取的大量土星照片資料,科學家們現在可以追溯這個巨型風暴形成之前的土星大氣變化狀況,進而從中瞭解風暴的形成機制,風速變化以及這種變化發生的高度。

  這個風暴系統最初出現的位置大致是在土星北緯35度左右,隨後擴展到整個土星表面,覆蓋大約50億平方公里的面積(相當於10個地球的表面積)。在此之前卡西尼號探測器觀測到的最嚴重風暴發生在土星南半球一個被叫做“風暴走廊”的緯度帶,顧名思義這裡經常發生風暴事件。那場風暴持續了數個月,從2009年一直延續至2010年。事實上那場風暴是幾場單獨的小型風暴組成的,它們每一個的延續時間都在5天左右,因此僅能對局地氣候造成影響。然而現在我們觀察到的這個巨型風暴規模不可同日而語,它持續超過200 天,幾乎影響了整個土星北半球1/5地區的氣候特徵。

 

 

  加州大學行星科學家,卡西尼探測器項目成像小組成員庫尼·薩雅納吉 (Kunio Sayanagi)說:“這個風暴和之前我們在土星上觀察到的任何東西都不一樣。事實上我們注意到這種大規模的風暴系統每隔20~30年就會出現一次,它可以向我們傳遞有關土星大氣深層結構的重要信息,而我們還需要時間去解開這個奧秘。”

  目前宇航局已經決定讓卡西尼探測器繼續運行,至少工作到2017年之後。這就給了科學家們機會對土星大氣中的變化進行持續的監視。現在土星北半球正迎來夏季,科學家們將瞭解這裡會發生什麼樣的變化。

  卡西尼項目成像小組負責人,波爾多空間科學研究所的卡洛琳·波柯(Carolyn Porco)女士說:“正是得益於我們能夠將探測器送至土星軌道,並使用各種精密儀器進行探測才讓我們得以目睹這樣一場壯觀的奇景。進入土星軌道7年來的工作已經讓卡西尼號探測器成為迄今人類執行過的最高產的探測任務之一。”

  卡西尼-惠更斯探測器項目是一項由美國宇航局 (NASA),歐洲空間局(ESA)以及意大利航天局共同執行的國際合作項目。設於加州帕薩迪納的美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)負責整個項目的運行管理。JPL還負責設計並製造了探測器本體以及其上搭載的兩台相機,圖像處理工作則由設在美國科羅拉多州波爾多的空間科學研究所負責進行。




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