科学家揭示土星的年轻外观是分层对流的结果

时间：2021-05-25 08:52:06 来源：

土星比它那个时代的行星要明亮得多。

在一项新的研究中，来自埃克塞特大学和里昂高等师范学院的科学家们发现，土星年轻的外观是由于它无法冷却，这表明巨型行星的内部结构，组成和热演化可能比其复杂。巨型行星作为均质绝热体的常规近似。

随着行星的老化，它们变得越来越暗。然而，土星比它那个时代的行星明亮得多。自六十年代末以来，这个问题一直困扰着科学家。

发表在《自然地球科学》杂志上的新研究揭示了土星如何使自己保持年轻活力。

埃克塞特大学和里昂高等师范学院的研究人员发现，巨大行星深处的物理不稳定性所产生的气体层阻止热量逸出，并导致土星无法以预期的速度降温。

埃克塞特大学物理与天文学教授Gilles Chabrier说：“多年来，科学家一直想知道土星是否正在使用一种额外的能源来看起来如此明亮，但相反，我们的计算表明土星显得年轻，因为它无法冷却。就像以前认为的那样，不是将热量通过大规模（对流）运动传递到整个行星上，而是必须通过在土星内部的不同气体层之间的扩散来部分地传递热量。这些单独的层有效地隔离了行星，并防止热量有效散发出去。这使土星保持温暖和明亮。”

土星以其独特的环为特征，是太阳系中最大的行星之一，其大小仅次于大型木星。它主要由氢气和氦气制成，其过高的亮度先前归因于氦气降雨，这是氦气未能与土星富含氢气的大气混合的结果。

就像最近在土星中发现的那样，在地球海洋中观察到了分层对流，那里温暖的咸水位于凉爽而咸味较低的水之下。浓稠的咸水阻止了在不同层之间形成垂直电流，因此热量无法有效地向上传输。

这些发现表明，太阳系内外的巨型行星的内部结构，组成和热演化可能比以前想象的要复杂得多。

这项工作是由欧洲研究理事会资助的。

出版物：杰里米·莱孔特（Jeremy Leconte）和吉尔·夏布里（Gilles Chabrier），“层对流是土星光度异常的起源”，《自然地球科学》第6期，第347-350页（2013年）； doi：10.1038 / ngeo1791

图像：土星从Shutterstock

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