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土星外侧光环观测到巨大的微型喷流

时间:2017-03-19 04:13:32 浏览量:
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土星可算是太阳系中较为奇特的一颗行星,在望远镜中看来,它的外表犹如一顶草帽,在圆球形的星体周围有一圈很宽的“帽沿”,这就是土星光环,又称土星环。光环的存在使得土星成为群星中最美丽的一颗,令观赏者赞叹不已。

在土星最外侧的光环中观测到巨大的“雪球”穿过,其后带出的光环物质在阳光下闪闪发光,科学家们将其称为“微型喷流”(mini-jets) 。科学家估计这些"雪球"直径可达1公里。这些喷流是在美国宇航局正在土星轨道运行的卡西尼探测器的最新图像中被发现的,这一探测器在过去的7年中一直在土星轨道运行。

土星外侧光环观测到巨大的微型喷流土星外侧光环观测到巨大的微型喷流

土星雪球

这些雪球是由土星最外侧的F环中的物质在牧羊犬卫星土卫十六的引力作用下逐渐聚集而成的。科学家们估计这些雪球的直径,以这张图像中的这个雪球结构为例,约为0.62英里(约合1公里)。有时候这些雪球会慢慢地穿过F环内部,速度约为每小时4英里(6.4公里),将一部分冰雪物质带出。

卡尔·默里(Carl Murray)是英国伦敦玛丽女王学院教授,他也是卡西尼飞船成像科学组成员,他说:“这样产生的喷流宽度约为10公里,在光环外延伸40~180公里。根据其形成时间的先后,它们的长度可以在仅仅几个小时内延长很多。”他说:“在任何一个时间点,如果我们仔细查看整个F环,我们都可以发现大约10个此类结构。”

多重微型喷流结构

事实上,卡西尼项目组的科学家们早在卡西尼号探测器于2004年成功切入土星轨道开展科学考察工作之初便已经注意到这些诡异的喷流状结构。然而由于缺乏对这些细微结构的连续数小时的跟踪观察,它们的具体来源一直成谜,直到现在。

默里的小组在卡西尼号探测器于2009年1月份拍摄的图像中找到了一个细微的尾迹,这一次他们成功地对这一结构进行了长达8小时的追踪。观测确认有一个从F环中移出的小型物体带出的物质形成了这个尾迹。

默里和同事们随后对卡西尼探测器在2005年至2011年间拍摄的超过2万张图像中展开系统搜寻,结果发现了超过500个此类结构的案例,其中就包括在这一图集中展示的这六个案例。默里说:“尽管我们目前还没有掌握这些物体的轨道特征,但是我们有足够多的资料可以来判断这些微型喷流结构是否和任何我们已知其轨道的物体相互吻合。”

这是使用卡西尼窄角相机拍摄的图像,科学家们成功捕捉到形成微型喷流结构之后穿出F环的雪球体,即图像中最明亮的物体。默里说:“我们还未能获取这些物体的更高分辨率的图像。”他说:“然而当我们看到在喷流尾端明显的一个‘头’状结构,这个结构看上去外形模糊,让人想起包围在彗星外侧的晕状结构,这可能是其表面的物质形成的,或者可能是带出的F环物质形成的。”

诡异的扭曲

在目前已经被识别出的500多个微型喷流案例中,大多数都呈现孤立的尾迹形状,并且其角度几乎和F环本身相垂直。但有些时候,比如在这张图像中所呈现的那样,这种喷流可以成群出现,并产生更多扭曲的尾迹。

比如在右上方图像中呈现的倒刺状结构,可能是由一系列的雪球体带出光环物质而形成的。在左上方的图像中,这里的情况可能是一个雪球体反复数次穿越光环结构而形成的。而在左下方的图像中,同样是雪球体的反复穿越,但是仅仅局限在光环的最外侧。最后,右下方的图像中的情况,是由一个雪球体在穿过F环内部时发生破碎后形成的。

变形的光环

这张图像是采用夸大比例的土星F环结构俯视图,中央的土星本体已经被去除。科学家们相信F环旁边直径达85公里的牧羊犬卫星土卫十六对F环中的物质微粒施加了引力影响,导致在F环中形成波浪状扭曲结构,并造成物质微粒之间的相互凝结形成雪球体。默里说:“F环在其内部物质以及拥有的一系列现象方面是独特的,我们已经花费许多精力试图去理解它。但是目前仍然有许多谜团尚待揭开,很多挑战需要面对。”

编辑:时雨
关键词: 土星
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