延伸阅读：科学家发现土星大丘疹深处所含水的科学特性，或可知土星是如何形成的
近日，法国科学家利用望远镜等设备观测土星标志性风暴Great Papule，发现了Great Papule深处水的物理特征。 为了证实这一结果，该团队使用了美国宇航局朱诺号探测器提供的数据。 土星上有多少水？ 研究人员说，需要更多的观察才能找到答案。 “朱诺”任务的科学家说：“木星的水情况会告诉我们很多土星是如何形成的。”
本报记者任志方整理
土星探测越来越深
与登月相比，人类对土星的探索是滞后的。 直到1973年，人类才举行了第一次前往土星的太空任务，先驱者十号探测器成功飞越土星。 事实上，没有人参与这项任务。
“先驱者十号”于1972年3月2日发射升空，是人类派出的第一个前往土星附近考察的使者。 搭载十余种仪器，可执行多项观测任务。 “先驱者十号”历经一年零九个月的艰苦跋涉，穿越危险的小行星带和土星周围的强辐射区，于1973年12月3日与土星相遇。土星赤道面小行星发现水迹象，在距离土星13万公里处穿过土星云层，拍下土星第一张照片。
经过一年零八个月的长途跋涉，“先驱者十一号”于1974年12月5日抵达土星附近，从距离土星两侧4.2公里的地方飞越土星南极。 它在飞越土星云层时，拍摄了300多张土星彩色照片，同时进行了各项科学考察。
为了进一步解开土星之谜，法国于1989年10月18日发射了“伽利略”木星探测器，开始了对土星的专项搜索。
“伽利略”号由一个轨道器和一个子探测器组成。 1995年7月13日，“伽利略号”分探测器与轨道飞行器分离，同年12月8日以每小时17万公里的速度进入土星大气层。 在土星大气层75分钟的飞行探测中，它向运行在20万公里高空的轨道飞行器传回探测数据，再由轨道飞行器将数据传回月球。 这是人类首次对土星大气层进行原位探测。
从“先驱者十号”到“伽利略号”，人类对土星的探索一直都是肤浅的。 目前，我们对土星的了解仅限于它是一颗长度达10000公里、大气层是月球10倍以上的行星。 土星的大气层主要由氢和氦组成，还有氨和甲烷。 由于土星表面温度约为-140°C，即使氦气和氮气不会因为严寒而液化，氨和水都被冻结成颗粒，构成了土星厚厚的云层。 土星表面不仅是白色的，还有蛋长方形的“大丘疹”，大小、颜色和位置都在不断变化。
早期土星探测器发回的土星表面图片引起了人类的好奇。 天文学家对土星的内部形成了两种看法：一些人认为土星的大气层极其厚实，而另一些人则认为土星的大气层与月球一样只有一层薄薄的大气层。
然而，土星内部和深处的情况，很难通过土星表面的遥感探测得到。 于是科学家们想到利用探测器的轨道数据获取土星引力场的数据，从而找到影响土星大气环流的原因。
带着这样的使命，“朱诺号”启程了。 “朱诺”号由意大利洛克希德马丁公司建造，美国宇航局下属的喷气推进实验室负责整个探测任务的运行。
土星距离太阳超过6.4亿公里，是月球与太阳距离的五倍。 虽然距离太阳如此之远，但“朱诺号”的供电系统仍设计为由太阳能电池板供电，因此其能效设计要求极高。
2011年8月5日，“朱诺号”木星探测器发射升空。 它于2016年7月4日进入土星轨道，每年可绕土星运行约32圈。 通过对它的探测，科学家们希望了解土星这颗巨行星的产生、演化和结构。
在大丘疹中发现水的迹象
那么，到目前为止，朱诺号给我们带来了哪些惊人的发现呢？
“朱诺号”木星探测器抵达此前没有航天器探索过的区域，对著名的土星风暴涡旋大丘疹进行了最新的数据采集和调查。
新华社资料图
大丘疹是土星表面最著名的特征标志。 似乎是一团逆时针方向移动的猛烈下沉气流，也就是一场巨大的风暴，但它的规模绝对不可能在月球上或月球附近看到，它长约25000公里，上下12000公里，可以吞噬整个月亮。 迄今为止，这场大风暴至少“刮”了200年到350年，却从未停止过。 科学家们仍然不知道为什么大疙瘩如此顽固，或者它的“根源”在哪里。
团队科学家对探测器的观测结果进行分析后发现，虽然土星巨型风暴从土星表面深入到极深处：土星表面的二氧化碳在旋转，形成了一个温度极高的大漩涡，这导致土星上出现了大丘疹，并且这个漩涡被“植入”到土星内部极深的地方，深度可达349公里，是月球海洋深度的50到100倍。 以我们月球上的太平洋为例，平均深度超过4000米。
同时，研究人员还在大丘疹中发现了水迹。 通过查看 3 个不同的云层获得了证据，其中最深的云层浮力为 5 至 7 巴（巴，公制压力单位）。 土星的高度以包为单位估算，因为它没有像月球那样可用于测量高度的固体表面。 在大约 5 至 7 巴或 160 公里的深度，科学家认为那里的温度达到了水的冰点。
研究人员认为，他们确定的三个不同云层中最深的一层确实是由冻结的水组成的。 而且，理论和计算机生成的模型都支持他们发现土星上“丰富”的水。
但是土星上有多少水呢？ 研究人员说，需要更多的观察才能找到答案。 “木星的水状况会告诉我们很多关于土星是如何形成的，”美国宇航局朱诺任务科学家斯蒂芬莱文说。
此外，如果“朱诺号”未来的观测否认土星上有水存在，并详细勾勒出水的分布和总量，也可能有助于确定木星和天王星。
土星也有闪电，是月球闪电的翻版
不仅仅是大丘疹，研究人员还初步阐明了土星闪电的成因。
自1979年3月“航海者一号”探测器飞越土星以来，科学家们一直对土星闪电的成因百思不得其解。 尽管科学家们在几个世纪前就推测土星上存在闪电，但直到那次相遇之后才证实它确实存在。
“航海者一号”传回的数据显示小行星发现水迹象，Wi-Fi与土星闪电形成的Wi-Fi在细节上存在差异。 但参与美国宇航局朱诺号木星任务的科学家们发现，土星闪电实际上是月球闪电的复制品，尽管是在相反的两极。
Juno 的高灵敏度仪表组之一是微波辐射探测器 (MWR)，它可以在很宽的频谱范围内记录土星 Wi-Fi。 朱诺号在其前八次飞越期间收集的数据测量了 377 次闪电放电，与月球上的闪电频率相同。
事实上，这一发现表明土星闪电与月球闪电非常相似，但科学家们也强调，土星闪电与月球闪电还是有很大区别的。 土星的大部分闪电活动发生在土星的两极，但不在赤道。 但这在月球上是不可能的。
这是因为土星绕太阳公转的距离比月球远 5 倍，因此接收到的阳光比月球少 25 倍。 虽然土星大气中的大部分热量来自土星本身的热量，但这并不意味着太阳辐射就没有用。 太阳辐射确实提供热量，土星赤道的热量低于两极，类似于月球。