基于ALMA和VLA的天王星对流层成分与环流

我们展示了2015至2018年间在1.3 mm至10 cm波长获取的天王星大气ALMA和VLA空间分布图，探测压力从$\sim$1到$\sim$50 bar，空间分辨率从0.1''到0.8''。我们进行了辐射传输建模以确定天王星盘面上亮度变化的物理起源。该行星的射电暗赤道和中纬度地区($\sim$50$^\circ$ N以南)可由深层H$_2$S混合比$8.7_{-1.5}^{+3.1}\times10^{-4}$($37_{-6}^{+13}\times$太阳值)和深层NH$_3$混合比$1.7_{-0.4}^{+0.7}\times10^{-4}$($1.4_{-0.3}^{+0.5}\times$太阳值)很好地拟合，与文献中天王星盘面平均光谱的模型十分吻合。北极区域在$\sim$50$^\circ$N以北所有频率上均非常明亮，我们将其归因于相对于赤道区域，NH$_3$和H$_2$S均延伸至NH$_4$SH层的强烈耗减；该模型与$\sim$20至$\sim$50 bar间NH$_3$丰度$4.7_{-1.8}^{+2.1} \times 10^{-7}$、H$_2$S丰度$<$$1.9\times10^{-7}$相一致。将观测到的可凝结分子耗减与文献中甲烷敏感的近红外观测相结合，表明北极涡旋区域从$\sim$0.1到$\sim$50 bar存在大尺度下沉运动。最高分辨率图揭示了20$^\circ$S、0$^\circ$和20$^\circ$N处的纬向射电暗带和亮带，以及北极区域内的纬向条带。这些条带间的亮度差异比北极与赤道间差异弱约$\sim$10倍，需进一步观测以确定这些特征的温度、成分和垂直范围。