土星的极光会像烤面包机一样加热它的大气层。

 

美国国家航空航天局(NASA)的“卡西尼”(Cassini)探测器最后一次绕轨道飞行时的测量结果显示，沐鸣注册登录土星的上层大气温度最高，那里的极光发出耀眼的光芒，这一发现可能有助于解开有关外行星的一个长期谜题。

 

根据土星与太阳的距离，科学家们最初预计土星的上层大气温度将远高于此。事实上，所有的气态巨行星——土星、木星、天王星和海王星——都被认为有150开尔文(- 123摄氏度)左右寒冷的上层大气。但是旅行者号飞船在20世纪70年代和80年代飞过外行星的数据(SN: 8/7/17)显示，土星上的上层大气温度高达400到600开尔文(125°C到325°C)，而木星和海王星上的温度甚至更高。

 

行星科学家将这种不匹配称为“能源危机”。“有什么东西给这颗气态巨星的大气层注入了额外的能量，但没人知道是什么。约翰霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家Ron Vervack说:“试图解释为什么这些温度这么高一直是行星大气物理学的一个目标。”

 

图森市亚利桑那大学的行星科学家扎拉·布朗和他的同事们在4月6日的《自然天文学》杂志上发表报告说，沐鸣平台登陆线路卡西尼号宇宙飞船的残周数据可能会给出一个答案。

 

在环绕土星13年之后，卡西尼号在2017年9月进入土星大气层之前，完成了它的任务，在土星和土星环之间进行了一系列大胆的俯冲(SN: 9/15/17)。在最后的轨道运行中，宇宙飞船通过观察背景中的恒星探测火星的上层大气。通过测量大气中星光的数量，Brown和他的同事们知道了不同地点的大气密度，这是温度的一个线索。

 

通过对其中30颗恒星的测量，其中22颗来自卡西尼号任务的最后六周，研究小组绘制了土星在整个星球和不同深度的大气温度。“对于外行星来说，这是一个前所未有的数据集，”同样来自亚利桑那大学的行星科学家Tommi Koskinen说。

 

大气温度最高的地方在北纬60度和南纬60度左右——大致就是土星极光出现的地方(SN: 2/16/05)。极光是一种明亮的光，当来自太阳的带电粒子与一颗行星的磁层相互作用时，就会发出耀眼的光芒。磁层是由一颗行星的磁场所定义的区域。与地球上可见的极光不同，土星的极光主要是在紫外线下发光。

 

极光本身并不会释放出很多热量，但会伴随着电流产生热量，就像烤面包机里的电线一样。这个过程称为焦耳加热，也发生在地球的大气中。

 

如果木星、天王星和海王星的极光也与额外的热量重合，那么极光可能会解开太阳系热大气层的奥秘。布朗说，沐鸣平台注册登录官网同样的过程甚至可能发生在系外行星上。

 

Vervack曾使用过旅行者数据集，但没有参与这项新工作，他认为这项研究标志着“我们在理解这些高温上层大气方面迈出了一大步”。

 

他说:“当你去天王星或海王星时，才能真正检验它们是否正确。”天王星和海王星的磁层比土星的要复杂得多。“当我们研究这些更复杂的系统时，能够看到我们对土星的了解是如何维持的，这将是了解我们是否解决了这个问题的关键。”