土星高层大气中原子氢的神秘丰度

行星的 Lyman-α (Lyα) 发射对其热层结构敏感。在此，我们报告在 Cassini 大结局前两周进行的土星 Lyα 发射的哈勃空间望远镜（HST）与 Cassini 联合交叉定标观测。为研究不同紫外仪器观测到的土星 Lyα 长期气辉，我们对它们的定标进行交叉关联，发现虽然官方 Cassini/UVIS 灵敏度应降低约 75%，但 Voyager 1/UVS 在 Lyα 通道的灵敏度应提高约 20%。这一比较还使我们发现了土星盘 Lyα 亮度的一种永久特征：在所有经度上均出现、相比赤道与约 60N 区域在约 5–35N 纬度范围内以约 30%（约 12σ）的亮度超出（Lyα 鼓包）呈现。该特征在 1980 至 2017 年间由三种不同仪器在土星北半球得到确认。为分析 Lyα 观测，我们使用太阳与行星际 Lyα 光子的共振散射辐射转移（RT）模型，以及受掩星与遥感观测约束的纬度相关高层大气光化学模型。对于每个纬度，我们表明 Lyα 观测对上层平流层与下热层的温度廓线敏感，从而在该难以用其他手段探测的大气区域提供有用信息。在土星 Lyα 鼓包区域，即约 5 至约 35° 纬度之间，观测到的增亮与谱线展宽支持季节效应、温度垂直廓线的变化，以及可能需要确认的潜在超热原子。