新的土星图像显示了季节的变化以及其巨大温暖的极涡的最后一瞥

虽然英国一直在经历温暖的秋季天气，但一组行星科学家发现，土星北半球的夏末正在经历变冷的趋势，因为随着秋季的临近，巨大的行星规模的气流已经改变了方向。

新的观测结果还让我们在土星北极开始退入极地冬季的之前，最后一睹土星北极的风采，那里充满了碳氢化合物气体的巨大温暖漩涡。

这份行星际天气报告得益于 JWST 莱斯特大学领导的团队分析的新图像，并发表在JGR:Planets上。他们为这颗以其冰环而闻名的巨大外行星的季节变化提供了新的见解。

与地球一样，土星也有轴倾斜，并以同样的方式经历季节。然而，土星绕太阳公转一周需要 30 年，因此季节持续 7.5 个地球年。两个世界的北半球夏季即将结束。地球将在 9 月迎来北秋分，而土星将在 2025 年迎来北秋分，这意味着两颗行星的北极都将迎来长时间的极地冬季。

莱斯特团队使用 JWST 上的 MIRI 仪器在透视 光下研究土星的大气层，这使他们能够测量温度、气体丰度以及从翻腾的云顶到大气层高处(称为平流层)的云层。MIRI 仪器将透视 光分成不同的波长，使科学家能够看到行星大气层中丰富的化学物质的指纹。

在通过组合 MIRI 观测到的几个波长创建的图像中，来自北极的明亮热辐射以蓝色突出。卡西尼号任务首次观测到的1500公里宽的温暖的北极气旋(NPC)现在可以在北极看到。它周围是一个更广泛的温暖气体区域，称为北极平流层涡旋(NPSV)，它形成于土星春季，并持续整个北半球夏季。

这些是平流层高处的温暖涡旋，在土星漫长的夏季被太阳的温暖加热。随着2025年秋分的临近，北极平流层涡旋将开始冷却，并随着北半球退入秋季的而消失。

通过对中透视 光谱进行建模，科学家们注意到土星季节周期中这一特定点的平流层温度和气体分布与卡西尼号任务在北方冬季和春季观测到的情况有很大不同。土星在冬季的北半球中纬度地区具有大规模的平流层环流模式，气温升高，乙烷和乙炔等碳氢化合物过量，这意味着富含碳氢化合物的空气从上方下沉。空气被认为在南部夏季中纬度地区上升，穿过赤道，然后沉入北部冬季中纬度地区。

MIRI 中分辨率光谱仪于 2022 年 11 月取得的结果显示，这种平流层环流现已逆转，平流层温度变冷，并且在北纬 10度至 40度之间的北部发现碳氢化合物丰度较低，这表明该地区贫碳空气的上升流夏天，它将向南方流动。

莱斯特大学物理与天文学学院的 Leigh Fletcher 教授表示：“JWST 的新数据质量令人惊叹——在一组简短的观测中，我们已经能够延续卡西尼号任务进入一个全新的土星季节，观察天气模式和大气环流如何响应不断变化的阳光。

“JWST 可以看到以前任何航天器都无法达到的光波长，产生了精美的数据集，激发了未来几年的兴趣。这项关于土星的工作只是对所有四颗巨行星进行观测的计划的第一个，而 JWST 提供的能力超出了我们过去所拥有的任何能力——如果我们能够从对单个行星的单次观测中获得如此多的新发现世界，想象一下等待着什么发现?”

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