伯望遠鏡重大發現，土星大氣驚現神祕「暗珠鏈」與「星形圖樣」

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天文學家利用韋伯太空望遠鏡（JWST），首次在土星電離層與平流層偵測到前所未見的暗珠鏈狀結構與不對稱星形圖樣。研究團隊表示，這是第一次利用近紅外線波段觀測土星極光與高層大氣，而結果完全出乎意料，意外發現了細緻的暗珠鏈與星形構造。這些跨越不同高度的大氣結構，可能彼此相關聯，甚至與雲層深處的六邊形風暴連結。

目前團隊聚焦於研究帶正電的三氫陽離子H₃⁺，這種離子在土星大氣化學與大氣能量傳遞中扮演著關鍵角色。韋伯的近紅外光譜儀（NIRSpec）使天文學家能同時觀測高度約1,100公里電離層中三氫陽離子發出的輻射，以及高度約600公里平流層中的甲烷分子訊號。

團隊在電離層電漿中，觀測到隱藏在極光暈中的暗珠鏈狀結構，此構造可在數小時內保持穩定，但若經過更長時間會開始緩慢漂移。而在位置更低的平流層發現一個自北極延展至赤道的不對稱星形，目前只能明顯看到六臂中的四臂，其餘兩臂看似已消散。團隊指出土星高層大氣的輻射極為微弱，過去無論太空任務或地面望遠鏡皆難以觀測。韋伯高靈敏度的觀測能力徹底改變了天文學家的認知，揭示了前所未見的土星大氣結構。




▲ 右圖為在土星電離層偵測到的近紅外線輻射影像，顯示隱藏在極光中的暗珠鏈狀特徵；
左圖為平流層影像，其中隱藏著一個由極區向赤道延伸的不對稱星狀結構。
（Source：NASA / ESA / CSA / Webb / Stallard et al.）


在比對不同高度的結構特徵位置後，研究團隊發現它們皆位於相同區域上空，而星形的臂似乎正好與六邊形頂點對應，暗示驅動此結構的機制可能貫整個大氣層的柱狀區域。暗珠鏈狀構造或許源自磁層與自轉大氣的交互作用，揭示極光能量交換的新線索；不對稱星形則可能代表平流層中未知的動力學過程，與六邊形風暴相互呼應。令人注目的是，電離層中暗珠鍊最暗的那一顆似乎與平流層中最醒目的星臂對齊，但目前尚不清楚這些構造之間是否真有關聯。

上述構造特徵對於大型氣態行星的大氣動力學研究意義重大，但成因仍待釐清。研究團隊期望接下來能獲得更多韋伯望遠鏡的使用時間，持續追蹤演變。隨著土星已通過秋分點，北半球即將進入秋季，這些大氣結構可能隨日照條件改變而產生劇烈變化。由於這些構造無法透過地面望遠鏡直接觀測，因此在土星季節轉換的關鍵時期，運用韋伯望遠鏡進行進一步觀測將非常重要。

（本文由 台北天文館 授權轉載；首圖為示意圖，來源：pixabay）



資料來源 : technews
https://technews.tw/2025/09/24/jwst-discovers-complex-structure-of-saturn-upper-atmosphere/