土星古怪無線電信號 由太陽風引發?(組圖)

這張照片由美國宇航局哈勃空間望遠鏡拍攝，顯示的是土星幾乎水平「站立」的情景。(網路圖片)

藝術想像圖：卡西尼探測器在土星軌道運行。(網路圖片)

土星發出的無線電信號讓天文學家們感到困惑。美國宇航局下屬的卡西尼號探測器最近探測到來自這顆巨行星南北兩個半球的無線電信號是不同的，這種差異將影響到天文學家對土星自轉週期的測算。不過，這種信號的差異還不止於此。

天文學家們一般認為這種信號變化是由土星自轉引起的，但是他們卻發現土星的信號還存在明顯的季節性變化。

在一份聲明中，卡西尼探測器無線電和電漿波設備小組負責人，來自艾奧瓦大學的唐·古內特(Don Gurnett)說：「這些數據向我們展示了土星是多麼古怪的一顆星球。我們原以為我們理解了這種信號的規律，因為木星發出的同類信號是符合我們預期的。要是沒有卡西尼號探測器在土星軌道長時間的連續考察記錄，我們也就不可能注意到土星發出的信號竟然這麼奇特。」

詭異的土星電波

土星會發出天然的無線電波，稱為「土星千米波輻射」(SKR)。人耳無法聽到這種頻段的無線電波，但是卡西尼號探測器可以。在它聽來，這就像是一種空襲警報聲，隨著土星的每次自轉而發生著聲調的變化。為了更形象的向公眾進行展示，卡西尼科學家們曾經採用技術手段將土星的「歌聲」轉化為人耳能夠聽到的音樂。

對於木星發出的此類電波的測算使科學家們得以計算其自轉週期，然而由於土星的這種複雜情況，讓這樣的測算變得非常棘手。

上世紀80年代，美國的旅行者號探測器飛掠土星時，也曾對土星的千米波輻射進行了測量，結果顯示土星的自轉週期大約是10.66小時。但在此之後，其他探測器，包括美歐合作的「尤利西斯探測器」和卡西尼探測器的測量則顯示這種無線電波存在數秒至數分鐘的變化。

卡西尼探測器進行的其他測量還顯示這種土星千米波輻射甚至都不是一種單一的輻射。而是一種二重組合，只是這兩位歌者之間沒有很好的進行同步而已。

研究人員表示，從土星北極附近發出的無線電波存在大約10.6小時的週期，而那些來自土星南極附近的無線電波則存在大約10.8小時的週期。

然而，土星的古怪特性開始顯現了。去年12月份，古內特及其同事一起發表了一篇論文，其中包含了卡西尼探測器在2010年3月份期間對土星南北半球千米波輻射的記錄數據。數據顯示土星南半球的無線電波週期逐漸變短，而北半球則逐漸變長，而在去年3月份兩者交會，幾乎達到一致水平，數值約為 10.67小時。

這一現象發生在2009年8月份土星春分時節7個月之後。春分時，太陽光將直射土星赤道。在南北半球無線電波輻射週期達到一致水平之後，這種變化趨勢繼續延續，南半球的千米波輻射週期繼續變短，而北半球的週期繼續延長。

土星信號回顧

目睹這種奇異的交會現象之後，卡西尼的科學家們立即翻出了之前積累的訪問數據進行對比分析。結果他們在1980年代的旅行者探測器積累的數據中發現了同樣的現象，而在1993年至2000年之間，尤利西斯探測器獲取的數據中，也能看到這種現象。

在這些數據中，土星兩個半球的無線電輻射存在差異。並且這兩次歷史探測所取得的數據中，這種奇特的交會現象同樣存在一年的週期。

那麼，這究竟是怎麼一回事呢？卡西尼項目組的科學家們不認為這是由於土星南北半球的自轉速度存在差異。他們認為造成這一現象更可能的情況是土星南北半球高空風帶出現的變化。而土星的磁層，即包圍整個行星的磁場圈，可能也在這一過程中扮演了重要作用。

在另一項研究中，科研人員使用美國宇航局的哈勃空間望遠鏡觀測發現土星南北極地區的極光現像似乎存在不同緯度間的還晃動。這種晃動符合千米波輻射的變動特徵。土星高緯度地區的極光現象成因和地球極光相同，都是由於帶電的太陽風粒子和高層大氣相互作用產生的發光現象。

除此之外還有一項研究顯示土星兩級上空的磁場也會隨著極光和無線電輻射的變化而相應變化。「來自太陽的帶電粒子暴雨衝擊土星，產生了絢爛的極光，它們也同樣產生了這種無線電輻射，對土星磁場也會造成一定的影響。因此，我們認為我們所觀察到的這些變化可能都和太陽有關。」來自萊斯特大學 (University of Leicester)的斯坦利·康雷(Stanley Cowley)說。他是卡西尼項目組的成員，同時也是最近兩篇有關土星磁場的論文的合著者。

美國宇航局的卡西尼探測器於1996年發射升空，並於2004年抵達土星軌道。它還攜帶有歐洲製造的惠更斯號著陸探測器，後者於當年聖誕夜在土衛六表面成功著陸。

2008年，卡西尼探測器順利完成了其對土星本體、光環和衛星的主要科考任務。在那以後，卡西尼探測器的任務期又被兩度延長，根據最新的一次任務延長規劃，卡西尼號探測器將持續執行探測任務直到2017年。