美丽的土星环本从哪来:是1亿年前捕获的彗星“骨灰”

美丽的土星环是太阳系的奇迹之一,任何一个通过望远镜看到它们的人都无不惊叹。然而却有一个一直在困扰着科学家的问题:土星环究竟有多古老?

几十年来科学界分为两个阵营,有人认为土星环系统是在46亿年前形成的,那时候太阳系正在太阳诞生时巨大力量产生的滚滚尘埃中形成。另外一种说法是,这些环是一个相对年轻的特征,他们形成于1亿年前恐龙在地球上行走的时候。

美丽的土星环本从哪来:是1亿年前捕获的彗星“骨灰”

最新的研究支持了土星环起源于恐龙年代的说法。根据目前的模型,行星环质量越大,它们就越古老,反之亦然。新的研究表明,这些环的质量没有科学家们想象的那么大,这意味着它们也更年轻。研究人员表示,根据他们对土星环质量的新估算,结合以前的研究,表明这些环有1000万年到1亿年的历史。

美丽的土星环本从哪来:是1亿年前捕获的彗星“骨灰”

本周四发表在《科学》杂志上的一项最新研究,回答了一个想要了解土星环年龄的的基本前提,那就是这些令人惊叹的光环中究竟有多少物质? 从上世纪70年代末到80年代初的“旅行者”双星探测器开始,几十年来对土星环质量的估计一直存在很大差异。即使是位于土星轨道内的卡西尼号,也是在其寿命即将结束前才传回了准确的测量数据。

美丽的土星环本从哪来:是1亿年前捕获的彗星“骨灰”

科学家必须得感谢卡西尼号,之前的观察只能把土星和土星环的质量加在一起,而没有办法把它们分开。卡西尼号得以让科学家首次计算出单独的土星环的质量。在卡西尼号的最后的行动中,它在土星环中进出。这艘宇宙飞船被土星环的引力力以及从地球大气层深处散发的强风所推挤。

科学家利用这些效应影响所导致的速度变化、微波信号变化,可以推算出土星及其周围引力场强度,进而计算出光环的质量。他们计算出它的质量大约是15 quintillion千克,大约相当于地球卫星月亮质量的两千分之一,土卫一Mimas质量的40%。换句话说,土星环的质量大约是整个南极冰架的一半,覆盖的面积是地球的80倍。

美丽的土星环本从哪来:是1亿年前捕获的彗星“骨灰”

NASA喷气推进实验室的行星科学家邦尼·布拉蒂表示,这是对土星环最精确的测量,虽然误差幅度相当大,大约有25%到30%的不确定性,但它比科学家以前得到的任何数据都要准确得多。于是科学家家进而得出了一个结论,土星环可能形成于恐龙年代。

大多数科学家现在一致认为土星环并不是与土星一起形成的。这就引出了另一个尚未解决的问题: 土星环从何而来? 之前一个流行的观点是:年轻的太阳系是一团混乱的飞行碎片,土星有可能将捕获了其中一些碎片,然后持久在土星的的轨道上运行。

美丽的土星环本从哪来:是1亿年前捕获的彗星“骨灰”

科学家现在怀疑土星环是宇宙闯入者的碎片。月亮、彗星或小行星,它们一定离土星太近了。一股引力将其拉向土星,另一股引力将其抽离,在两股引力的夹击下,该物体被碾压称成碎片。随着时间的推移,这些碎片逐渐平展形成了一个精致的圆盘。美国宇航局戈达德太空飞行中心研究土星系统的科学家詹姆斯·奥多诺霍对此场景形容说:它就像一个遍布在土星上空的墓地。

美丽的土星环本从哪来:是1亿年前捕获的彗星“骨灰”

为了真正探测土星环的起源,科学家们未来可以使用另一个卡西尼号航天器,因为土星环是一个巨大的物体,可以派一台探测器去土星环上抓取岩石,研究它的内部结构。现在我们看到的可能是最新的土星环,也许还有一些更古老的土星环,随着时间已经慢慢消失了。

之前有研究说,土星的标志性光环可能在3亿年内消失,事实上木星、天王星和海王星,它们都有自己非常薄的光环。更有趣也可怕的是,这样的环也可能发生在地球上,一颗彗星能够在地球上空形成光环。但我们可能看不到它们的存在,因为它们的出现对地球上的生命可能意味着灾难性的灭亡。


分享到:


相關文章: