NASA在土星大气层中发现极其令人不安的东西，它本不该存在

据媒体报道，美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜在土星大气层中发现了科学家无法解释的奇特结构，这颠覆了我们对这颗巨行星的原有认知。

作为太阳系最具视觉标志性的行星，土星刚刚展露出了它令人费解的一面。天文学家通过詹姆斯·韦伯太空望远镜在这颗行星的高层大气中探测到两种先前未被观测到的现象——这些神秘特征尚无已知先例或理论解释。

这篇经过同行评审的研究发表于《地球物理研究快报》，详细记录了两项大气异常：一串在土星电离层中漂移的暗色结构，以及正下方平流层中呈现的不对称星形图案。这两项特征均违背了现有气态巨行星热层与平流层行为模型的预测。

尽管经过数十年观测，包括卡西尼号任务长达13年的原位监测，土星在许多方面仍是行星科学的前沿领域。这些新发现显著拓展了该前沿的边界。

电离高层大气中无法解释的“串珠”结构

韦伯望远镜的观测聚焦于土星云顶上方约1100公里处的极光带下电离层。研究人员在该区域北纬55°至65°之间观测到一串吸收红外辐射的暗色结构。这些被论文称为“暗色串珠”的结构伴随着微弱的亮发射光晕，且仅出现在行星一侧。

这些结构持续存在近10小时，但在纬度和位置上呈现细微漂移，表明其可能在土星高层大气流中移动。这些串珠结构与已知的土星极光带位置不重合，也与环雨或土卫二相关的磁层特征无关。

研究指出，“这些暗色串珠很可能是由电离层风驱动的热层动力学结果”，特别是电离层中超转与次转气流之间的相互作用。一种可能的形成机制是这些相向风系边界产生的开尔文-亥姆霍兹不稳定性。

然而这些珠串在其他行星上尚无已知类似物。论文作者指出：“目前已知的太阳系行星电离层中不存在与此类似的特征”，强调其新颖性。虽然木星也曾观测到类似暗斑，但近期研究将其归因于磁场异常，而土星在相近尺度上并不具备此类磁场条件。

平流层中的断裂六芒星

在电离层之下、距地表约600公里的平流层顶部，研究团队发现了第二处异常。在薄层荧光甲烷中，詹姆斯·韦伯望远镜观测到六臂星形结构，在周围亮光映衬下呈现暗色。值得注意的是，六臂中有两臂缺失，形成前所未有的不对称扭曲形态，这在土星或其他行星观测中均属首次发现。

该结构横跨广阔纬度带——自北纬60°向南延伸至北纬40°——中心位于暗色极冠上空。研究人员通过空间分辨甲烷荧光测绘出此特征，这项测量唯有借助韦伯望远镜在近红外波段的超高灵敏度方能实现。

论文指出“土星高层平流层似乎存在着前所未见的大气结构”，并强调这种畸形星状结构“同样不同于以往在任何行星的观测记录”。观测数据显示，星形结构最亮“臂部”位置与上方电离层珠串存在部分重合，这引发了对大气层间垂直耦合效应的探讨。但作者明确表示：“几乎没有证据表明H₃⁺暗色珠串是由低层大气驱动形成”。

磁层与环系统可排除关联

研究团队系统评估了土星大气活动的已知机制，排除了极光强迫作用与环粒子沉降作为观测特征的成因。特别值得注意的是，电离层珠串与土卫二磁层足迹并不重合，且E环预期贡献未引发H₃⁺辐射的可探测响应。

研究指出：“原本预期会在相应纬度带出现‘环雨’明暗条纹，但实际观测中并未发现明显带状结构”。

卡西尼探测器拍摄的土星六边形风暴。

这一脱节现象在詹姆斯·韦伯空间望远镜观测期间得到了证实——当时土星正处于春分前六个月，该时期以太阳活动引起的磁层变化极微弱而著称。极弱极光活动与最佳观测几何位置的罕见结合，为科学家研究土星原生大气动力学提供了极其难得的无干扰视角。

这些特征揭示与未解之谜

这些发现将行星科学推向新领域。土星电离层和平流层中观测到的特征表明，存在高度局部化且动态稳定的结构，这些结构既不受磁层驱动因素影响，也不受深层大气天气系统干扰。

该研究凸显了一个重要未知领域：土星大气层中位于荧光甲烷层与H₃⁺主导的电离层之间、厚度达400公里的区域。该层面不存在已知的发射物质，本质上仍属未勘探领域。它或许蕴藏着维持珠串状与星芒状图案形成机制的关键线索，甚至可能揭示二者之间的潜在关联。

现有土星全球环流模型既无法解释高纬度地区出现的这种分层不对称现象，也难以说明为何这些结构仅形成于特定经度区域，而未在行星对侧出现对应特征。

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