有異於其他行星,土星高層風證實能提供「燃料」驅動強大極光

作者 | 發布日期 2022 年 02 月 17 日 17:48 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


長期以來,科學家對土星某些極光產生自大氣層旋風感到不解,畢竟在地球或木星等其他行星上,極光來自帶電粒子與磁層相互作用。萊斯特大學團隊最近新發現一種前所未有的機制,表明土星北極高層強風負責為土星極光提供燃料。

先驅者 11 號太空船在 1979 年飛越土星時,首次看到了土星極光跡象;1980 年代初期航海家 1 號與航海家 2 號飛越土星時,也提供了土星周圍巨大磁泡的觀察,和地球一樣,土星磁層與太陽風相互作用形成極光。

然而磁層並非形成土星極光唯一的驅動力,這方面來說,土星是迄今為止觀察到獨一無二的行星,因為有些極光由土星自身大氣層中的風產生。

當卡西尼號探測器打算測量土星大氣層的無線電發射脈衝來測量整體旋轉速度時,驚訝地發現土星自轉速率在 20 年來發生變化,此外土星自轉週期會怪異的南北飄移、且不同季節以不同速度旋轉。我們確定土星內部自轉速率必須保持恆定,因此外部勢必有其他機制影響觀測。

迄今已有多種試圖解釋土星磁場變化的理論浮上檯面,比如土星環、土衛六泰坦的甲烷大氣、土衛二火山噴發的物質等,但看來以上都不是正解。

萊斯特大學團隊的新研究首次檢測行星高層大氣風,並提出證據表明這些風才是拖曳土星磁場且能提供「燃料」以產生極光的根源,由於高層帶電風於土星北極巨大漩渦中循環、拖曳行星磁場,使後者一直變化,才導致科學家無法測量土星自轉速度、也無法得知土星一天有多長(但後來科學家想出利用土星環系統測量土星自轉週期的方法)。

研究人員認為該系統由土星熱層能量驅動,電離層風速落在每秒 0.3~3 公里之間,確定無線電脈衝變化的起源,也消除了我們對土星自轉速度變動的困惑。

新論文發表在《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters)期刊。

(首圖來源:pixabay

延伸閱讀: