土星存在巨大的能量失衡，正在制造巨大的风暴

这种不平衡是由其轨道的形状引起的，但环有一种使事情变得复杂的方式。

它看起来很平静，没有环阴影视频，但土星在夏季和冬季受到环阴影的影响，温度不平衡。 

图片来源：NASA/JPL/空间科学研究所 

人们发现土星的能源预算严重不平衡。能量输入和能量输出之间的差异程度令行星科学家感到惊讶，尽管其原因自开普勒望远镜以来就已为人所知。对这种不平衡的分析表明，它导致了地球上的巨大风暴，并提出了其他气态巨行星是否也会发生类似情况的问题。

每个行星都有一个能量预算，即它从太阳吸收的辐射和它发射回太空的辐射的平衡。这些并不完全相等，因为行星也有来自放射性元素衰变的内部能源。然而，在大多数情况下，内部来源相当小。

然而，长期的平衡可能是由暂时的不平衡组成的，即行星会暂时升温或降温。地球现在通过人类干预正在做到这一点，但土星也被发现在其轨道上存在意想不到的巨大不平衡。

休斯顿大学的李黎明教授在一份声明中表示：“这是首次在天然气巨头上观察到季节性规模的全球能源失衡。” “这不仅让我们对行星的形成和演化有了新的认识，而且还改变了我们思考行星和大气科学的方式。 ”

像每颗行星一样，土星的轨道也不是完美的圆形，事实上，它比大多数同类行星的轨道更长，尽管比大多数彗星更圆。不可避免地，当它靠近太阳时，它吸收的热量会比远离太阳时吸收更多的热量——与地球不同的是，它没有海洋和大陆的混合体，它们的吸热能力截然不同，从而使事情变得复杂。

最终，在其轨道较近的部分吸收的额外热量必须辐射出去，但对卡西尼号和地球望远镜收集的辐射的分析发现，这可能需要相当长的时间。尽管土星上的风暴不如木星那么明显，但由于它们产生的颜色对比度要小得多，因此它们可能很大且持续时间较长。这项研究的作者认为这与能量不平衡有关。例如，2010年至2011年土星北部中纬度地区的一场风暴比其周围地区散发出更多的热量，可能是因为需要以某种方式释放积聚的热量。

这一发现提出了两个大问题：为什么花了这么长时间才意识到这一点，其他气态巨星也是如此吗？

有几个因素可以回答第一个问题。休斯敦大学研究生王新月解释说：“土星和其他气态巨星一样，还有另一种能量输入，即深层内热，影响其热结构和气候。”了解这一点很容易，但测量它可能会更加困难。

王和合著者写道：“对于土星来说，由于它的光环，对大气层顶部辐射能量的检查更加复杂。”这些光环在土星轨道的某些部分投下了巨大的阴影，这当然会导致另一方面，它们会妨碍我们测量地球从大气层顶部发射的能量。

“在当前的大气、气候和气体巨星演化的模型和理论中，全球能源预算被假设是平衡的，”王说。 “但我们相信，我们对这种季节性能源不平衡的发现需要重新评估这些模型和理论。”

其他气态巨行星没有检测到类似的能量不平衡，这很奇怪。毕竟，较小的环系统不会对我们的观测造成太大干扰，所以如果它在那里，我们预计会看到它。

土星的轨道是气态巨行星中最长的，但天王星和木星也紧随其后。这些都是通过轨道偏心率来测量的，土星的偏心率为 0.052，其他两个轨道的偏心率为 0.047 和 0.049。天王星具有实际上在其一侧旋转的复杂因素，作者认为这会增加不平衡。另一方面，海王星有一个异常圆形的轨道和一个正常的旋转轴。

该研究在《自然通讯》上开放获取。