特大風暴在土星大氣層上留下了數百年的痕跡。研究人員通過對無線電輻射和氨氣擾動的研究，在土星上發現了與木星大紅斑類似的持久特大風暴。這項研究發現了這兩顆氣體巨行星在大氣層方面的顯著差異，並挑戰了目前對巨風暴的理解，提供了可能影響未來系外行星研究的新見解。

科學家們認為，這樣的風暴部分與土星大氣層受到的陽光季節性影響有關。資料來源：NASA/JPL-加州理工學院/空間科學研究所

太陽系中最大的風暴是一個10000 英里寬的反向氣旋，被稱為大紅斑，數百年來一直在木星表面熠熠生輝。

一項新的研究顯示，土星雖然與木星五彩斑斕的外表相比更不起眼，但它也有持久的大風暴。這些風暴對大氣層深處的影響會持續幾個世紀。

這項研究由加州大學伯克利分校和密歇根大學安娜堡分校的天文學家共同完成。他們檢查了地球表面下的無線電輻射，發現氨氣的分佈長期受到干擾。

這項研究發表在8月11日的《科學進展》（Science Advances）雜誌上。

2015 年5 月用VLA 拍攝的土星射電圖像，其中減去了土星及其星環的較亮射電輻射，以增強大氣層中不同緯度波段之間較暗射電輻射的對比。由於氨阻擋了無線電波，明亮的特徵表示氨耗盡的區域，VLA 可以看到大氣層更深處的情況。北部緯度的寬亮帶是土星2010 年風暴的餘波，風暴顯然耗盡了氨冰雲下方的氨氣，也就是我們肉眼所見的氨氣。資料來源：RJ Sault 和I. de Pater

土星上的大風暴大約每20 到30 年發生一次，與地球上的颶風類似，但要大得多。但與地球上的颶風不同，沒有人知道土星大氣層中發生特大風暴的原因，土星大氣層主要由氫氣和氦氣組成，還有微量的甲烷、水和氨。

領銜作者李成曾是加州大學伯克利分校51 Peg b 研究員，現任密歇根大學助理教授。

伊姆克-德-帕特（Imke de Pater）是加州大學伯克利分校天文學和地球與行星科學的名譽教授，四十多年來她一直在研究氣態巨行星，以便更好地了解它們的組成和獨特之處。

從光學角度看，土星的帶狀大氣層似乎在不同顏色之間平滑地轉換。但從這裡的射電光線來看–VLA 數據疊加在卡西尼號的土星圖像上–條帶的明顯性質就顯而易見了。科學家利用VLA 數據更好地了解了這顆氣體巨行星大氣層中的氨，並了解到巨風暴將氨從上層大氣輸送到下層大氣。資料來源：S. Dagnello（NRAO/AUI/NSF）、I. de Pater 等人（加州大學伯克利分校）

“在射電波長下，我們可以探測到巨行星可見雲層的下方。”她說：”由於化學反應和動力學會改變行星大氣層的成分，因此需要對這些雲層以下進行觀測，以確定行星真實的大氣成分，這是行星形成模型的一個關鍵參數。無線電觀測有助於描述巨行星大氣層在全球和局部範圍內的動態、物理和化學過程，包括熱傳輸、雲層形成和對流。”

正如新研究報告所述，de Pater、李和加州大學伯克利分校研究生剋里斯-莫克爾（Chris Moeckel）在這顆行星的無線電輻射中發現了一些令人驚訝的現象：大氣中氨氣濃度異常，他們將其與這顆行星北半球過去發生的特大風暴聯繫起來。

據研究小組稱，氨氣濃度在中緯度較低，就在最上層的氨冰雲層之下，但在低緯度，即大氣深處100 到200 公里處，氨氣濃度卻變得很高。他們認為，氨正在通過降水和再蒸發過程從高層大氣向低層大氣輸送。更重要的是，這種效應可以持續數百年。

研究進一步發現，雖然土星和木星都是由氫氣構成的，但這兩個氣態巨行星卻有著明顯的不同。雖然木星也有對流層異常，但這些異常與木星的帶（白色條帶）和帶（深色條帶）有關，而不是像土星那樣由風暴引起的。這兩顆相鄰氣態巨行星之間的巨大差異挑戰了人們目前對氣態巨行星和其他行星上巨型風暴形成的認識。這也可能會影響未來在系外行星上發現和研究這些風暴的方式。