从远处看，看起来就像一颗宁静的气态巨行星，有着令人惊叹的光环，在其轨道上运行时几乎没有什么大惊小怪。如果你像卡西尼号一样靠近然而，还有更多的事情发生。
一个汹涌的六边形风暴至少四十年来，它一直在土星北极附近肆虐——我们在 1981 年航行者号任务期间首次发现它。然而，即使从卡西尼号探测器的前排观察，土星六边形的细节仍然很少。
现在，在实验室测试的新大气模型表明，风暴的深度非常深，可能有数千公里。这一发现可能有助于解释为什么自从我们第一次看到风暴以来，它一直保持相对稳定的特征。
(NASA/JPL-加州理工学院/SSI)
过去，直接观察和实验室实验已经产生了关于土星六边形风暴为何存在的两个主要假设。
一方面，它可能是由气态巨行星大气层中的浅层交替喷流形成的，大气层深处数百公里，压力约为 10 巴左右，气体更加湍流。
另一方面，它可能更根深蒂固，来自向下延伸数千公里的深层纬向急流，那里的压力大数万倍，而且行星的自转和地形可能会引发疯狂。
事实上，就在卡西尼号之前进行了最后的尝试退休后，我们发现土星的纬向喷流在压力较低的高度仍保持其强度惊人的 100,000 条或更多。从长远来看，阳光会穿透不比单条深多少土星上；这些漩涡比最初看起来更深、更稳定。
哈佛大学的研究人员通过模拟旋转球壳中深层湍流对流的情况，现在认为他们对土星六边形为何存在有一个合理的解释。
他们的3D模型表明，气态巨行星外层的深层热对流可以自发地产生巨大的极地气旋、剧烈的交替纬向流和高纬度东向急流模式。
更重要的是，这些纬向喷流在质量和数量上都与在土星上观察到的相似。
“模拟分析表明，巨大漩涡形式的自组织湍流挤压了向东的喷射流，形成了多边形形状，”作者解释。
“我们认为类似的机制是激发土星六边形流动模式的原因。”
从北方的有利位置观察流动流线的时间演变。 （亚达夫和布洛克瑟姆，PNAS，2020 年）
现在，该团队的模型并没有捕捉到土星大气层的各个方面——它只包含了土星半径的十分之一——而且它们的极地喷流不断形成三角形而不是六边形。
即便如此，作者仍然相信这种简化的情况可以帮助我们弄清楚土星上看到的一些特征，特别是现在我们没有卡西尼号来帮助我们。
在他们的模拟中，一个大型气旋在北极中心出现，而几个较小的气旋在赤道稍北处与一股强大的向东急流汇合。
虽然这个中心气旋的强度足以克服地表附近的气体湍流，但周围的涡流却被浅层的所有这些波动所掩盖，使它们看起来更像是多边形喷流而不是龙卷风。
（Yadav 和 Bloxham，PNAS，2020）。
多于：来自北极的不同级别的大气模拟，A 为最深，D 为最浅。
“可以想象土星的类似情况，其中喷射的六边形形状由相邻的六个大漩涡维持，这些漩涡被较浅层中更混乱的对流所隐藏，”作者写。
这可能就是为什么其他一些模型和观测表明土星六边形的某些区域存在较浅的喷射流，而事实上，事实是在更深处。
但这只是概念证明，我们需要纳入更多来自土星的大气数据，以使该模型更好地反映现实。尽管如此，我们似乎走在正确的轨道上。
该研究发表于美国国家科学院院刊。
