科學也可以如此靠近

光環讓土星在冬天變得更陰暗、更藍、更少朦朧!

2月
08
2019

2019年2月08日11時 博科園

博科園

在土星上季節的變化意味著天空顏色的變化,從2004年到2017年,卡西尼號環繞土星飛行了13年,科學家們注意到,土星北半球的大氣層從藍色變成了金色,甚至變成了鮭魚色。根據最新研究,土星大氣中由陽光引發的霧霾數量的變化導致了土星顏色的明顯變化。卡西尼號任務的副項目科學家,行星科學家Scott

Edgington說:我想每個人都有點驚訝為什麼大氣是藍色的,Edgington在上周於華盛頓舉行的2018年美國地球物理聯盟秋季會議上展示了這一發現。科學家們正努力確定土星上所有的光源,並了解光線如何與土星的大氣層發生化學反應。回答這些問題可能有助於研究人員更好地理解太陽系氣體巨星木星和土星、冰巨星天王星和海王星的大氣層差異。

博科園-科學科普:木星和土星的雲霧給了它們金色的顏色,而天王星和海王星有更清晰的大氣層,就像晴天地球的藍天。但正如研究人員在卡西尼號上看到的土星並不總是被金色的薄霧覆蓋。Edgington說:當然,人們都在撓頭,為什麼不是到處都是霧,就像木星一樣?在土星的例子中,冬天的陽光尤其有限,這似乎讓土星的大氣層從間歇性的朦朧狀態中恢復過來,額外防曬的原因是什麼?這顆行星巨大的光環。土星季節的主要驅動因素是行星傾斜,就像在地球上一樣。地球是傾斜的,所以北半球在6月最直接地面對太陽,南半球在12月最正面地面對太陽。12月北半球經歷漫長的冬夜,而南半球則享受漫長的夏季。

土星光環遮住了冬季的半球,阻擋了陽光照射,使這顆行星的大部分表面不像以前那樣呈現出金色。由於同樣的光散射現象在地球的天空中起作用,更清晰的大氣層是藍色的。圖片:NASA/JPL/Space Science Institute

同樣的效應也發生在土星上,土星和地球一樣傾斜,但土星也有一個膨脹的光環系統,它可以阻擋來自偏離太陽的半球的陽光,使得這個氣態巨星的冬天陽光更少。地球上不斷變化的太陽曝曬導致了大氣中霧霾的季節性波動。陽光分解甲烷氣體分子,這是土星大氣中很小但很重要的一部分。甲烷的分解會產生乙烷和乙炔等其他分子,這些分子會觸發複雜的化學反應網絡,最終形成煙霧。當土星一個半球正在享受一個陰涼的冬天時,產生煙霧的過程就會減慢。現有的霧霾顆粒聚集在一起形成更重顆粒,並進一步沉入地球的大氣層,消失在人們的視線之外,沒有新的霧霾來替代它們。

隨著北半球冬季的到來,土星的北極從2012年的藍色變成了2016年的金色。圖片:NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/Hampton University

正因為如此,土星的夏天往往有朦朧的金色天空,而冬天則有更清澈、更藍的天空。所看到的和化學反應告訴我們應該發生的事情之間似乎有直接聯繫。研究人員將繼續研究卡西尼號傳回的土星大氣數據,還需要把卡西尼號過去幾年的數據整合到這個項目中。艾金頓項目的一個方面似乎特別令人興奮,那就是弄清楚土星光環反射的光線如何影響行星太陽照射。因為土星環的延伸範圍遠遠超出了行星的主體,陽光可以從土星環遠端部分反射到行星的暗面,即使是地球上最黑暗的一面也沒有那麼黑暗。

博科園-科學科普|Erika K. Carlson, American Geophysical Union

研究/來自:美國地球物理聯盟

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