​星际风暴追逐——土星神秘六边形风暴的新解释

星际风暴追逐——土星神秘六边形风暴的新解释

一个新的3D模型可以解释土星上六边形风暴的形成。

土星以其令人眼花缭乱的冰环系统，自古以来就是一个迷人的主题。即使是现在，距离太阳第六远的行星也有许多神秘之处，部分是因为它的距离使直接观察变得困难，部分是因为这个气体巨人（它的大小是我们星球的数倍）有一种成分和大气，主要是氢和氦，与地球不同。更多地了解它可以让我们对太阳系本身的形成有所了解。

土星的一个神秘之处在于它北极的六边形大风暴。六边涡是一种大气现象，自20世纪80年代由美国旅行者计划发现以来，一直吸引着行星科学家，随后在2006年由美国-欧洲卡西尼-惠更斯任务进行了访问。这场风暴直径约为20，000英里，以每小时300英里的风速为界。像这样的飓风在任何其他已知的行星或月球上都不存在。

许多科学家转向星际风暴追逐者，致力于揭开这一奇迹的秘密，其中两人是Mallinckrodt地球物理学教授Jeremy Bloxham和在哈佛大学地球和行星科学系Bloxham实验室工作的研究助理Rakesh K. Yadav。在PNAS最近发表的一篇论文中，研究人员开始思考漩涡是如何形成的。

亚达夫说:“我们经常在地球上看到风暴，它们总是呈螺旋状，有时是圆形，但从来没有六边形部分或带边的多边形。””这真的很惊人，完全出乎意料。土星上的问题是这么大的系统是怎么形成的，这么大的系统怎么可能在这个大星球上保持不变？”

通过创建土星大气的3D模拟模型，雅德夫和布洛赫姆认为他们正在接近答案。

在他们的论文中，科学家们说，当土星深处的大气流产生大大小小的涡流（也称为旋风）时，就会发生这种看起来不自然的飓风，这些涡流围绕着在行星北极附近向东吹的较大水平射流，该行星北极内也有一些风暴。较小的风暴与较大的系统相互作用，结果有效地挤压了东部急流，并将其限制在行星的顶部。挤压过程将溪流扭曲成六边形。

该研究的主要作者亚达夫说:“这架飞机在地球上飞来飞去，它必须与这些局部的（较小的）风暴共存。”像这样想:“想象我们有一个橡皮筋，我们在它周围放一堆小橡皮筋，然后我们从外面挤压整个东西。中心环将被压缩几英寸，形成一些有一定数量边缘的奇怪形状。这基本上就是正在发生的事情的物理学。我们有这些较小的风暴，它们基本上在极地挤压较大的风暴，因为它们必须共存，它们必须以某种方式找到一个空间来容纳每个系统。通过这样做，他们最终形成了这个多边形。”

研究人员创建的模型表明，风暴有几千公里深，远在土星云层顶部之下。模拟模拟了行星的外层，只覆盖了其半径的10％。在科学家们进行的为期一个月的实验中，计算机模拟显示，一种叫做深度热对流的现象——当热量通过流体或气体的运动从一个地方传递到另一个地方时发生——可以意外地引起大气流动，从而产生大的极地气旋和高纬度的向东喷射模式。当这些混合在顶部时，它形成了意想不到的形状，因为风暴形成在行星的深处，科学家说这使得六边形变得狂暴而持久。