研究称在土星明暗条纹的外表下 导电流体似乎像蜂蜜一样流动

2019-09-10 | 见丰网
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研究称在土星明暗条纹的外表下 导电流体似乎像蜂蜜一样流动

据外媒报道,土星等气态巨行星的旋转超级风暴的外观充满了神秘色彩,但像卡西尼这样的航天器已开始揭开它们的秘密。尽管卡西尼已在大约两年前坠毁在土星大气层,但其在结束使命前向地球发回了大量信息。研究这些数据的科学家们现在已经构建了一幅土星内部的新图景,描述了在土星地表深处继续的射流,以满足“像蜂蜜一样流动”的粘性流体。

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类似于木星,土星经历的强大风暴或喷射流赋予它条纹外观。直到最近,这些喷射流在外部的深度仍然是一个未知的东西。去年朱诺探测器研究了木星的引力场,认为木星标志性的条纹由极其强大的风造成,可延伸到木星表面以下大约3000公里的深度。巧合的是,这也恰好表明行星的磁场似乎开始对构成其核心的液体产生强烈影响。喷射流和受磁性影响的气体之间的这种界面导致一些科学家假设磁效应可能是射流在它们所在的地方结束的原因。

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科学家今年早些时候对卡西尼号数据进行分析时发现了一些相似之处,发现土星的喷流继续深入8500公里,之后类似的影响突然出现。来自澳大利亚国立大学地球科学研究院的Navid Constantinou博士一直在研究其原因。

“这是磁场开始对土星内部流体产生强烈影响的深度; 同样在木星也是如此,“他向New Atlas解释道。“因此存在一个假设,即磁场与射流停在那些深处的原因有关,但没有人真正知道磁场如何影响射流的机制。”

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在一项新的研究中,Constantinou与来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室的共同作者Jeffrey Parker一起提出了一个理论,解释了为什么磁场可能突然停止在这些气态巨行星内部深处的喷射流。科学家们基于简单的物理参数建立了理论预测,并发现射流引起的磁场线扭曲,从而使行星的内部流体变得非常粘稠。然后,他们通过模拟磁流体动力学进一步探索了这些预测。

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“我们的预测与数值模拟的一致性令人惊讶,这使我们相信我们的理论论证是在正确的轨道上,”Constantinou表示。科学家认为,在这些深度,高压将流体转化为导电流体,可受行星磁场的影响。当射流弯曲或扭曲行星的磁场时,这些扭曲导致流体变得更加粘稠,“就像蜂蜜一样”,这可能就是喷射流在8500公里处停止的原因

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Constantinou将其描述为可能是“对于湍流磁流体动力学流动的第一个理论预测”,因为它们是众所周知的,但是需要进一步研究。这可以通过更详细的模拟、来自木星和土星的数据之间的比较,或来自未来的航天器任务,可以更密切地测量隐藏在气态巨行星内的流动和磁场结构。

“现在,我们正在慢慢开始揭开土星内部和太阳系中的其他气态巨行星的神秘面纱,”Constantinou说道。

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该研究发表在《Physical Review Fluids》杂志上。

本文地址:http://expl.gxjf100.com/201909/102783.html


【责任编辑:阿诺】
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