2024-09-19 09:53

科学家终于知道了为什么天王星和海王星上会爆发超级风暴

科学家们发现了天王星和海王星上增压风暴的秘密成分:甲烷。

天王星和海王星是太阳系最外层的行星,它们被称为冰巨星,因为它们富含水。科学家对这些遥远的领域了解甚少。但在20世纪80年代旅行者2号宇宙飞船飞过它们之后,科学家们意识到这些星球偶尔会有大规模的、短暂的风暴。这种猛烈但转瞬即逝的风暴每隔几年就会出现一次,而且非常大,你可以从地球上(用望远镜)看到它们。

长期以来,研究人员一直想知道为什么这些行星上的风暴如此不可预测。现在,一组天文学家提出甲烷可能是控制这些风暴的关键。

要形成风暴,热量必须从行星温暖的内部上升到表面。在那里,被加热的气体开始冷却,这可能导致湍流并引发风暴的形成。但这些行星的内部总是温暖的,而外表面总是凉爽的,那么为什么风暴不会一直发生呢?

在9月3日发表在预印本数据库arXiv上的一篇论文中,研究小组指出,甲烷是两颗行星深层大气中含量第三高的分子,仅次于氢和氦。通常情况下,甲烷除了在大气中漂浮之外没有什么作用,但研究人员通过建模表明,在某些情况下,这种简单的碳氢化合物可以显著改变地球内部的热量传递。

该研究的作者提出,甲烷通常以气体的形式存在,但在这些冰世界大气的上层地区,甲烷可能会凝结,形成水滴,落到较低的高度。在那里,它们重新加热并再次上升,完成一个类似于地球上水循环的循环。一旦大气中甲烷饱和,就会形成一个稳定的层。像湿毯一样,稳定层阻止热量到达地表,从而抑制风暴的形成。

这些层通常分布在海王星的所有纬度,以及天王星的赤道和中纬度周围。但是天王星的两极没有足够的甲烷来形成一个稳定的饱和层。因此,研究发现,热量很容易上升到地表,引发更大的风暴。

另一方面,海王星总体上有更多的甲烷,研究人员发现,甲烷偶尔会从稳定层上升并分散到大气中,使热量流动和风暴形成,然后一切又安定下来。

需要进一步的工作来了解这些冰巨大气中的所有因素是如何相互作用的

该研究的作者写道,这些知识可以用来更好地了解太阳系以外的行星。