奥秘宇宙首页 > 探索宇宙 > 正文

土星环正在快速消失

时间:2019-08-31 08:09:49 浏览量:
用手机看
用手机看
扫描到手机,内容随时看

扫一扫,用手机看文章

美国宇航局的新研究证实,土星正在以几十年前旅行者1号和2号观测估计的最大速度丢失它的标志性光环。在土星磁场的影响下,由于重力作用,这些光环被吸进土星,就像一场尘土飞扬的冰粒雨。

土星环正在快速消失土星环正在快速消失

“我们估计,这场‘环雨’会在半小时内从土星环上排出大量的水产品,这些水产品可以填满奥林匹克大小的游泳池,”位于马里兰州绿化带的NASA戈达德太空飞行中心的詹姆斯·奥多诺霍(James O‘Donoghue)说。“从这一点出发,整个环系统将在三亿年后消失,但除此之外,卡西尼号飞船测量到的环物质掉进了土星赤道,光环还有不到1亿年的寿命。”与土星超过40亿年的年龄相比,这是相对较短的。“O‘Donoghue是一项关于土星环雨的研究的主要作者。

长期以来,科学家们一直想知道土星光环怎么形成的,还是行星在以后的生命中获得了这些光环。新的研究倾向于后一种情况,表明它们不太可能超过1亿年,因为C环要花那么长时间才能变成今天的样子,假设它曾经和B环一样稠密。“我们很幸运能看到土星的光环系统,它似乎正处于其生命的中间。然而,如果光环是暂时的,也许我们错过了木星、天王星海王星的巨型环系统,它们现在只有薄薄的环。”O‘Donoghue补充道。

对于土星环的起源,人们提出了各种各样的理论。如果行星在生命后期得到它们,光环可能是在围绕土星轨道上的小而冰冷的卫星碰撞时形成的,这可能是因为它们的轨道被来自经过的小行星或彗星的引力拖曳所搅动。

第一个暗示环雨存在的迹象来自旅行者探测器对看似不相关的现象的观察:土星带电高层大气(电离层)的奇特变化,土星环的密度变化,以及环绕在北中纬度行星上的三个狭窄的暗带。这些暗带出现在1981年NASA旅行者2号任务拍摄的土星朦胧的上层大气(平流层)图像中。

1986年,美国宇航局(NASA Goddard)的杰克·康纳尼(Jack Connerney)在“地球物理研究快报”上发表了一篇论文,将这些狭小的暗带与土星巨大的磁场形状联系在一起。他提出,来自土星光环的带电冰粒子正沿着看不见的磁场线流动,将水倾倒在土星的高层大气中,而土星的上层大气水从环的流入,出现在特定的纬度,冲走平流层的薄雾,使它在反射光中显得黑暗,产生了旅行者图像中捕捉到的狭窄的暗带。

土星环大多是大块的水冰,大小从微小的尘埃颗粒到直径几码(米)的巨石不等。环粒子在土星引力的吸引下,想要把它们拉回行星,和轨道速度之间的平衡,把它们抛向太空。微小的粒子可以通过太阳发出的紫外线或由环的微流星体轰击产生的等离子体云来充电。当这种情况发生时,粒子可以感受到土星磁场的引力,磁场在土星光环处向内弯曲。在环的某些部分,一旦充电,这些微小粒子上的力平衡就会发生巨大的变化,而土星的引力将它们沿着磁场线拉进高层大气。

一旦到了那里,冰环粒子就会蒸发,水就会与土星的电离层发生化学反应。这些反应的一个结果是,由三个质子和两个电子组成的带电粒子H3+离子的寿命延长。在阳光照射下,H~(3+)离子在红外光中发光,O‘Donoghue的研究小组使用夏威夷Mauna Kea凯克望远镜上的特殊仪器观察到了这一点。

他们的观察揭示了土星南北半球的发光带,在那里,与环平面相交的磁场线进入了行星。他们对光线进行了分析,以确定来自光环的降雨量及其对土星电离层的影响。他们发现,降雨量与康纳尼(Connerney)和他的同事在30多年前得出的惊人的高值相当吻合,南方的一个地区得到了其中的大部分。

研究小组还在南半球较高纬度发现了一个发光带。这就是土星磁场与土卫二轨道相交的地方。土卫二是一颗地质活动活跃的卫星,它将大量的水冰喷泉射入太空,这表明其中一些粒子也在向土星倾泻。“这并不是一个完全的惊喜,”康纳尼说。“我们根据航海家探测器图像中的另一条狭小的暗带,确定土卫二和E环也是一种丰富的水源。”2005年卡西尼号仪器首次观测到的间歇泉,被认为来自微小卫星冰冻表面下的一片液态水海洋。它的地质活动和水海洋使土卫二成为寻找外星生命最有希望的地方之一。

该团队希望看到环雨如何变化,随着季节的土星。随着行星在其29.4年的轨道上前进,环在不同程度上暴露在太阳下。由于来自太阳的紫外线为冰粒充电并使它们对土星的磁场作出反应,不同的太阳光照射将改变环雨的数量。

编辑:时雨
关键词: 土星环
为您推荐
  • 宇宙
  • et
  • UFO