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英科学家发现土星极光具有周期性

  在这张采用哈勃空间望远镜先进巡天相机拍摄的照片上,土星两极都可以见到极光,拍摄时间是2009年

  据国外媒体报道,土星拥有极光,这种有如幽灵般的紫外光照亮这颗气体巨行星的北极地区上空。最近研究人员发现土星的极光和其无线电辐射之间存在密切联系。土星极光的发生存在大致11小时的周期性,这是土星上一天的长度。

  “因为两个原因,使这一发现非常重要,”乔纳森?尼古拉斯(Jonathan Nichols)说。他来自英国莱切斯特大学,他领导了此项研究。“首先,这一发现证实了我们长久以来的猜测,那就是土星极光与其无线电辐射之间存在关联;第二,它让我们多了一种了解土星极光不规律性的工具。”

  和所有拥有磁场的行星一样,土星会通过其两极向空间发送无线电辐射。这些辐射具有大约11小时的周期。1977年,美国宇航局发射了两个旅行者行星际飞船,它们飞越土星附近时对其辐射现象进行了考察。这种11小时的周期当时被认为是土星自转周期造成的。但随后多年的观测却发现土星的无线电辐射周期规律发生了变化。因为一颗行星的自转周期不会轻易在短期内改变,因此这种辐射周期的神秘变化让行星科学家们倍感困惑。

  同样的,对于土星自转周期的长度也引发了激烈争论。因为土星是一颗气态巨行星,它没有固体表面,因而很难找到一个可以用来判断其自转周期的固定参考点。而在这次的研究中,科学家揭示出这样一个事实,那就是不仅土星的无线电辐射有周期性,其极光现象同样存在周期性。

  在地球上,极光是宇宙中带电粒子沿地球磁力线下降到低空,与地球大气中的氮原子和氧原子发生碰撞导致的发光现象。地球上极光发生的主要原因是太阳风粒子的冲击。而对于土星,其主要的粒子源是它的众多卫星,尤以土卫二和土卫一最为典型。这些卫星向太空释放大量粒子,从而引发土星极光。科学家很早便猜测这些带电粒子再向土星两极运动时会产生无线电波,但是他们没有观察到土星极光的发生具有任何规律性,这让研究人员非常困惑,因为这两种现象应当是相互联系的。

  然而在此次最新的研究中,尼古拉斯及其团队首次将土星的无线电周期与土星的极光周期进行对比。与此同时还调出了哈勃空间望远镜2005~2009年间的全部土星极光照片进行对比分析。功夫不负有心人,他们终于找出了土星极光发生的周期性规律。

  “这项发现证实了土星的极光与无线电之间确实存在物理联系,正如事先预料的一样,”尼古拉斯说。“这种联系非常重要,因为它暗示土星的无线电辐射确实是在土星极光的产生过程中出现的,而这可以借由正在土星轨道工作的美国-欧洲合作的卡西尼土星探测器进行考察。这样一来,我们在解决土星无线电辐射周期变化谜团的道路上又往前迈进了一步。”

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