特大风暴在土星大气层上留下了数百年的痕迹。研究人员通过对无线电辐射和氨气扰动的研究，在土星上发现了与木星大红斑类似的持久特大风暴。这项研究发现了这两颗气体巨行星在大气层方面的显著差异，并挑战了目前对巨风暴的理解，提供了可能影响未来系外行星研究的新见解。
科学家们认为，这样的风暴部分与土星大气层受到的阳光季节性影响有关。资料来源：NASA/JPL-加州理工学院/空间科学研究所
太阳系中最大的风暴是一个 10000 英里宽的反向气旋，被称为大红斑，数百年来一直在木星表面熠熠生辉。
【资料图】
一项新的研究显示，土星虽然与木星五彩斑斓的外表相比更不起眼，但它也有持久的大风暴。这些风暴对大气层深处的影响会持续几个世纪。
这项研究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共同完成。他们检查了地球表面下的无线电辐射，发现氨气的分布长期受到干扰。
这项研究发表在8月11日的《科学进展》（Science Advances）杂志上。
2015 年 5 月用 VLA 拍摄的土星射电图像，其中减去了土星及其星环的较亮射电辐射，以增强大气层中不同纬度波段之间较暗射电辐射的对比。由于氨阻挡了无线电波，明亮的特征表示氨耗尽的区域，VLA 可以看到大气层更深处的情况。北部纬度的宽亮带是土星 2010 年风暴的余波，风暴显然耗尽了氨冰云下方的氨气，也就是我们肉眼所见的氨气。资料来源：R. J. Sault 和 I. de Pater
土星上的大风暴大约每 20 到 30 年发生一次，与地球上的飓风类似，但要大得多。但与地球上的飓风不同，没有人知道土星大气层中发生特大风暴的原因，土星大气层主要由氢气和氦气组成，还有微量的甲烷、水和氨。
领衔作者李成曾是加州大学伯克利分校 51 Peg b 研究员，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天文学和地球与行星科学的名誉教授，四十多年来她一直在研究气态巨行星，以便更好地了解它们的组成和独特之处。
从光学角度看，土星的带状大气层似乎在不同颜色之间平滑地转换。但从这里的射电光线来看--VLA 数据叠加在卡西尼号的土星图像上--条带的明显性质就显而易见了。科学家利用 VLA 数据更好地了解了这颗气体巨行星大气层中的氨，并了解到巨风暴将氨从上层大气输送到下层大气。资料来源：S. Dagnello（NRAO/AUI/NSF）、I. de Pater 等人（加州大学伯克利分校）
"在射电波长下，我们可以探测到巨行星可见云层的下方。"她说："由于化学反应和动力学会改变行星大气层的成分，因此需要对这些云层以下进行观测，以确定行星真实的大气成分，这是行星形成模型的一个关键参数。无线电观测有助于描述巨行星大气层在全球和局部范围内的动态、物理和化学过程，包括热传输、云层形成和对流。"
正如新研究报告所述，de Pater、李和加州大学伯克利分校研究生克里斯-莫克尔（Chris Moeckel）在这颗行星的无线电辐射中发现了一些令人惊讶的现象：大气中氨气浓度异常，他们将其与这颗行星北半球过去发生的特大风暴联系起来。
据研究小组称，氨气浓度在中纬度较低，就在最上层的氨冰云层之下，但在低纬度，即大气深处 100 到 200 公里处，氨气浓度却变得很高。他们认为，氨正在通过降水和再蒸发过程从高层大气向低层大气输送。更重要的是，这种效应可以持续数百年。
研究进一步发现，虽然土星和木星都是由氢气构成的，但这两个气态巨行星却有着明显的不同。虽然木星也有对流层异常，但这些异常与木星的带（白色条带）和带（深色条带）有关，而不是像土星那样由风暴引起的。这两颗相邻气态巨行星之间的巨大差异挑战了人们目前对气态巨行星和其他行星上巨型风暴形成的认识。这也可能会影响未来在系外行星上发现和研究这些风暴的方式。
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