40 年来，这个秘密一直隐藏在众目睽睽之下。但是，除了航海者一号和航海者二号 航天器以及退役的 国际紫外线探测器任务 之外 ，一位资深天文学家还利用宇航局哈勃太空望远镜 和退役 卡西尼号探测器对土星的观测，在一年内将这一切整合在一起 。

发现：土星巨大的光环系统正在加热这颗巨大行星的上层大气。这种现象以前从未在太阳系中出现过。这是土星与其环之间意想不到的相互作用，可能会提供一种工具来预测其他恒星周围的行星是否也有光荣的土星环系统。

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明显的证据是过量的紫外线辐射，这被视为土星大气层中热氢的光谱线。辐射的增加意味着某些东西正在从外部污染和加热高层大气。

最可行的解释是，冰冷的环状颗粒落在土星大气层上导致了这种加热。这可能是由于微陨石、太阳风粒子轰击、太阳紫外线辐射或吸收带电尘埃的电磁力的影响。所有这一切都是在土星引力场将粒子拉入土星的影响下发生的。当 NASA 的卡西尼号探测器在 2017 年任务结束时坠入土星大气层时，它测量了大气成分并确认有许多粒子从土星环落入。

“虽然环的缓慢解体是众所周知的，但它对地球原子氢的影响令人惊讶。从卡西尼号探测器，我们已经知道环的影响。但是，我们对原子氢含量一无所知， ”巴黎天体物理研究所和亚利桑那大学月球与行星实验室的 Lotfi Ben-Jaffel 说，他是 3 月 30 日 发表 在《行星科学杂志》上的一篇论文的作者。

“一切都是由环状粒子在特定纬度级联进入大气层驱动的。它们改变了高层大气，改变了成分，”Ben-Jaffel 说。“然后你还会遇到与大气气体的碰撞过程，这些气体可能会在特定高度加热大气。”

Ben-Jaffel 的结论需要将四次研究土星的太空任务的紫外线 (UV) 观测资料汇总在一起。这包括 1980 年代飞越土星并测量紫外线过量的两个 NASA 航海者探测器的观测结果。当时，天文学家认为这些测量结果是探测器中的噪音。2004 年抵达土星的卡西尼号任务也收集了大气中的紫外线数据(数年)。其他数据来自哈勃望远镜和国际紫外线探测器，后者于 1978 年发射，是 NASA、ESA(欧洲航天局)和英国科学与工程研究委员会之间的国际合作。

但挥之不去的问题是，所有数据是否都是虚幻的，或者反而反映了土星上的真实现象。

拼图的关键在于 Ben-Jaffel 决定使用哈勃太空望远镜成像光谱仪 (STIS) 的测量结果。它对土星的精确观测被用来校准所有其他四次观测土星的太空任务的档案紫外线数据。他将土星的 STIS 紫外线观测与来自多个太空任务和仪器的光分布进行了比较。

“当一切都被校准后，我们​​清楚地看到光谱在所有任务中都是一致的。这是可能的，因为我们有相同的参考点，来自哈勃望远镜，关于几十年来测量的大气能量传输速率，”Ben -贾菲尔说。“这对我来说真的是一个惊喜。我只是将不同的光分布数据绘制在一起，然后我意识到，哇——它们是一样的。”

四个十年的紫外线数据涵盖了多个太阳活动周期，有助于天文学家研究太阳对土星的季节性影响。通过将所有不同的数据放在一起并进行校准，Ben-Jaffel 发现紫外线辐射水平没有差异。“在任何时候，在地球上的任何位置，我们都可以跟踪紫外线辐射水平，”他说。这表明土星环持续不断的“冰雨”是最好的解释。

“我们才刚刚开始研究行星高层大气的这种环形特征效应。我们最终希望采用一种全球方法，产生关于遥远星球大气的真实特征。这项研究的目标之一是看看我们如何将它应用到围绕其他恒星运行的行星上。称之为寻找‘外环’。”