土星发出古怪无线电信号 或由太阳风变化引发

2011-3-29 10:27 来源: 新浪
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这张照片由美国宇航局哈勃空间望远镜拍摄,显示的是土星几乎水平“站立”的情景,此时它的光环几乎消失不见。不过这也提供了一种难得的观赏角度,照片中可以看到南北两极,以及南北两个极地出现的极光。图片拍摄于2009年年初。

 

艺术想象图:卡西尼探测器在土星轨道运行。

  北京时间3月29日消息,据美国太空网报道,土星发出的无线电信号让天文学家们感到困惑。美国宇航局下属的卡西尼号探测器最近探测到来自这颗巨行星南北两个半球的无线电信号是不同的,这种差异将影响到天文学家对土星自转周期的测算。不过,这种信号的差异还不止于此。

  天文学家们一般认为这种信号变化是由土星自转引起的,但是他们却发现土星的信号还存在明显的季节性变化。

  在一份声明中,卡西尼探测器无线电和等离子波设备小组负责人,来自艾奥瓦大学的唐·古内特(Don Gurnett)说:“这些数据向我们展示了土星是多么古怪的一颗星球。我们原以为我们理解了这种信号的规律,因为木星发出的同类信号是符合我们预期的。要是没有卡西尼号探测器在土星轨道长时间的连续考察记录,我们也就不可能注意到土星发出的信号竟然这么奇特。”

诡异的土星

  土星会发出天然的无线电波,称为“土星千米波辐射”(SKR)。人耳无法听到这种频段的无线电波,但是卡西尼号探测器可以。在它听来,这就像是一种空袭警报声,随着土星的每次自转而发生着声调的变化。为了更形象的向公众进行展示,卡西尼科学家们曾经采用技术手段将土星的“歌声”转化为人耳能够听到的音乐。

  对于木星发出的此类电波的测算使科学家们得以计算其自转周期,然而由于土星的这种复杂情况,让这样的测算变得非常棘手。

  上世纪80年代,美国的旅行者号探测器飞掠土星时,也曾对土星的千米波辐射进行了测量,结果显示土星的自转周期大约是10.66小时。但在此之后,其他探测器,包括美欧合作的“尤利西斯探测器”和卡西尼探测器的测量则显示这种无线电波存在数秒至数分钟的变化。

  卡西尼探测器进行的其他测量还显示这种土星千米波辐射甚至都不是一种单一的辐射。而是一种二重组合,只是这两位歌者之间没有很好的进行同步而已。

  研究人员表示,从土星北极附近发出的无线电波存在大约10.6小时的周期,而那些来自土星南极附近的无线电波则存在大约10.8小时的周期。

  然而,土星的古怪特性开始显现了。去年12月份,古内特及其同事一起发表了一篇论文,其中包含了卡西尼探测器在2010年3月份期间对土星南北半球千米波辐射的记录数据。数据显示土星南半球的无线电波周期逐渐变短,而北半球则逐渐变长,而在去年3月份两者交会,几乎达到一致水平,数值约为10.67小时。

  这一现象发生在2009年8月份土星春分时节7个月之后。春分时,太阳光将直射土星赤道。在南北半球无线电波辐射周期达到一致水平之后,这种变化趋势继续延续,南半球的千米波辐射周期继续变短,而北半球的周期继续延长。

土星信号回顾

  目睹这种奇异的交会现象之后,卡西尼的科学家们立即翻出了之前积累的访问数据进行对比分析。结果他们在1980年代的旅行者探测器积累的数据中发现了同样的现象,而在1993年至2000年之间,尤利西斯探测器获取的数据中,也能看到这种现象。

  在这些数据中,土星两个半球的无线电辐射存在差异。并且这两次历史探测所取得的数据中,这种奇特的交会现象同样存在一年的周期。

  那么,这究竟是怎么一回事呢?卡西尼项目组的科学家们不认为这是由于土星南北半球的自转速度存在差异。他们认为造成这一现象更可能的情况是土星南北半球高空风带出现的变化。而土星的磁层,即包围整个行星的磁场圈,可能也在这一过程中扮演了重要作用。

  在另一项研究中,科研人员使用美国宇航局的哈勃空间望远镜观测发现土星南北极地区的极光现象似乎存在不同纬度间的还晃动。这种晃动符合千米波辐射的变动特征。土星高纬度地区的极光现象成因和地球极光相同,都是由于带电的太阳风粒子和高层大气相互作用产生的发光现象。

  除此之外还有一项研究显示土星两级上空的磁场也会随着极光和无线电辐射的变化而相应变化。“来自太阳的带电粒子暴雨冲击土星,产生了绚烂的极光,它们也同样产生了这种无线电辐射,对土星磁场也会造成一定的影响。因此,我们认为我们所观察到的这些变化可能都和太阳有关。”来自莱斯特大学(University of Leicester)的斯坦利·康雷(Stanley Cowley)说。他是卡西尼项目组的成员,同时也是最近两篇有关土星磁场的论文的合著者。

  美国宇航局的卡西尼探测器于1996年发射升空,并于2004年抵达土星轨道。它还携带有欧洲制造的惠更斯号着陆探测器,后者于当年圣诞夜在土卫六表面成功着陆。

  2008年,卡西尼探测器顺利完成了其对土星本体、光环和卫星的主要科考任务。在那以后,卡西尼探测器的任务期又被两度延长,根据最新的一次任务延长规划,卡西尼号探测器将持续执行探测任务直到2017年。