消失的土星环

美国宇航局的最新研究证实,土星正在以几十年前旅行者1号和2号观测所估计的最大速率失去其标志性的土星环。在土星的引力作用下,土星环中的冰粒物质,以降雨的形式落入土星中。

消失的土星环

2017年9月15日,卡西尼号探测器在环土星运行13年后,俯冲进入土星大气层,结束了自己的使命,同时,在俯冲进入土星的时候,卡西尼号利用自身携带的离子中性质谱仪,探测土星大气中的成分,并将结果发回地球。

消失的土星环

土星环雨的化学成分

从卡西尼最后的观测结果中,科学家发现土星环雨不仅含有氢和氦,还含有一氧化碳,甲烷,氮,少量未知有机物,以及重量级嘉宾:水冰和硅酸盐颗粒。由于这些物质在土星环内部被快速喷射出来,落入土星,因此形成土星环雨奇观。环绕着整个土星环区域内,大雨如注,每秒大约掉下9000千克物质。

消失的土星环

位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的詹姆斯奥多诺格说:“据我们估算,土星上这场冰雨,在半个小时内就可以填满一个标准奥林匹克游泳池。” 科学家称,仅仅仅靠土星的引力作用,这些美妙的土星环就会在3亿年后消失殆尽,如果考虑到此前落向土星赤道的“环雨”,那这个时间还会缩短3倍以上,预计不会超过一亿年,整个土星环就会完全消失,届时只剩下“光头”土星,不免令人唏嘘。

长期以来,科学家们一直在想,土星是否是由环形成的,又或者现在没有环状系统的行星在以后的生命历程中能否在某个契机中逐步形成自己的环状系统。

消失的土星环

新的研究表明,土星C环形成的事件不超过1亿年,C环想像B环那么密集的话还需要很长时间。我们很幸运能够看到土星的环形系统,它似乎正处于其生命的中期,如果说行星环系统只是短暂的话,那我们可能已经错过了木星、天王星和海王星的美丽的环状系统,如今,他们都只剩下薄薄的一层,也许,在未来的某一天就消失了,不过,也许在未来的某一天,地球也会有这种环状结构。

消失的土星环

关于行星环的起源,有各种理论:

1.来自原本就存在于洛希极限内,不能形成卫星的原行星盘物质;

2.来自天然卫星遭受巨大撞击后产生的碎屑;

3.或是在洛希极限内受到潮汐力拉扯而瓦解的天然卫星产生的碎屑。多数的环被认为是不稳定的,经过数千万或数亿年的岁月后就会消失,但是土星环看起来非常的古老,甚至可以追溯至太阳系的早期。

土星环大部分是大块的水冰,大小从微小的尘埃颗粒到几码(米)宽的巨石不等。土星的引力想把环粒子拉回行星,而轨道速度想把环粒子抛向太空。微小的粒子可以通过太阳的紫外线或环上的微流星体轰击所产生的等离子体云来带电。当这种情况发生时,这些粒子可以感觉到土星磁场的拉力,磁场在土星环处向行星内弯曲。

消失的土星环

在土星环的某些部分,一旦带电,这些微小粒子上的力平衡就会发生巨大变化,而土星的引力会把它们沿着磁场线拉进上层大气。一旦到达那里,冰环粒子就会汽化,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被称为H3+离子的带电粒子寿命的延长,H3+离子由3个质子和2个电子组成。

当受到阳光照射时,H3+离子在红外光中发光,这是由奥多诺霍团队使用连接在夏威夷莫纳基亚的凯克望远镜上的特殊仪器观测到。观测揭示了土星南北半球的发光带,在那里与土星环平面相交的磁场线进入了土星。他们分析了这束光,以确定土星环的降雨量及其对土星电离层影响。

他们发现,降雨量与30多年前康纳尼及其同事得出的结果惊人的相似,其中南部的一个地区降雨量最大。研究小组还在南半球高纬度地区发现了一条发光带。这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,它正在向太空发射间歇泉状的水冰,这表明其中一些粒子也正雨点般落在土星上。

随着行星的自转和公转,土星环暴露在太阳光照下,在太阳的紫外线的照射和宇宙射线和带电粒子的轰击下,土星引力和土星环旋转产生的离心力之间的平衡被打破,从内环到外环,土星环可能正慢慢消失。

消失的土星环

土星的光环主要可以分为四个部分,分别为A,B,C,D环。较暗的是 C 环,最明亮 最宽阔的是 A 环和B 环,其中A 环和 B 环间的Cassini 裂缝是最大的,这就让我们看到了一个明显的光环间隔。

但是让人难以接受的是,这些美妙的环会在亿年后消失,但是这段美好的记忆将永远珍藏在太阳系的心中!


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