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土星环并非与生俱来!起源于撕碎彗星

2019-01-24  睿智。启点

星环是土星的标志性特征,也是无数天文爱好者的最爱。长久以来,土星环如何形成便是一个不解之谜,也因此吸引了很多天文学家的目光。科学家现在认为土星环并非与生俱来,而是诞生于1000万年前。当时,土星俘获了一颗巨型彗星。这颗彗星在土星的引力拖拽下土崩瓦解,所产生的碎片形成了美丽的星环。

科学家认为土星环诞生于1000万年前。当时,土星俘获了一颗彗星。这颗彗星在土星的引力拖拽下土崩瓦解,所产生的碎片形成了美丽的星环

土星是一颗气态巨行星,凭借壮观的星环和62颗卫星著称太阳系。太阳系诞生于45亿年前,土星环的历史可能远不及太阳系。在这些美丽的星环诞生时,恐龙仍在地球上咆哮。科学家认为土星环可能只有1000万年历史,当时一颗多冰彗星被“吸入”土星轨道并被巨大的引力场撕成碎片。这些碎片最终形成了星环。

这一发现意味着太阳系在近期内仍可能发生巨大变化,地球甚至可能在将来的某一天拥有自己的星环。不过,这里的“近期”并非通常意义上的“近期”,可能是几百万年,几千万年甚至几亿年。

科学家认为土星环可能只有1000万年历史,当时一颗多冰彗星被“吸入”土星轨道并被巨大的引力场撕成碎片。这些碎片最终形成了星环

土星环一直是天文学家着迷的对象,因为星环内存在各种各样的颗粒,从微小的冰粒到房子大小的巨石。在大名鼎鼎的“卡西尼”号飞船的帮助下,科学家揭开了土星环的年龄之谜。2017年书写“最终篇章”时,这艘飞船曾22次潜入土星环,最后坠落土星大气层,以“自杀”方式结束了自己的使命。

“卡西尼”号的观测数据帮助科学家估算土星环的质量。由于过往流星的岩石碎片会依附在多冰星环表面,随着时间的推移,星环的颜色逐渐变暗。这允许科学家估算星环的历史。根据发生于《科学》杂志的研究论文,土星环的历史在100万到1000万年之间,要比土星年轻得多。45亿年前,土星与太阳系一同诞生。

“卡西尼”号飞船发现的土星环波浪结构,被称之为“土卫十2:1螺旋密度波”。研究发现土星的星环并非与生俱来

研究论文合著者、加州大学伯克利分校的地球与行星学教授布克哈德·米利特泽指出:“与其他很多人一样,我从小到大一直相信土星环的历史与土星一样悠久。但现在看来,这种想法是错误的。在不是不久以前,一颗彗星的戏剧性撞击改变了土星的面貌。我们认为此次撞击的发生时间与导致恐龙灭绝的小行星撞击大致相同,说明太阳系并非我们过去认为的是一个非常平静的所在。”

“卡西尼”号飞船曾潜入土星环内进行观测。这是一种危险做法,因为飞船随时可能遭到星环内巨石的撞击。不过,这种冒险也让科学家首次根据星环引力拖拽的强度,对星环内的物质数量进行测算。

迄今为止解析度最高的土星环彩照,展示了B环中内区域的一部分。土星环的历史在100万到1000万年之间,要比土星年轻得多

根据科学家的测算,土星环的质量大约相当于土卫一“米玛斯”的五分之二。土卫一的质量只有月球的两千分之一。这个计算结果终结了行星学家长久以来的争论。一些行星学家认为土星环与星环一同形成,其他人则认为星环的历史更为年轻。

研究表明土星环非常年轻,环内物质来自于一颗多冰彗星。这颗彗星原本栖息在太阳系外侧的柯伊伯带,后被土星俘获。在土星的引力拖拽下,彗星被撕成碎片。这些碎片形成了绚丽的星环。另一种可能性是,土星环来自于两颗或者更多卫星的对撞,对撞产生的碎片形成了星环。

艺术概念图,“卡西尼”号飞船穿过土星环面。这艘飞船曾潜入星环内进行观测。这是一种危险做法,因为飞船随时可能遭到星环内巨石的撞击

英国开放大学空间学名誉教授约翰·扎内基表示:“土星环是太阳系内最引人注目的奇观之一。”任何借助望远镜一睹星环的人,无不被它们的魅力所震撼。“研究结果表明土星环要比土星年轻得多,后者拥有45亿年历史。不过,这一发现尚不具有决定性。”

扎内基指出:“如果一颗具备‘星环制造’能力的彗星撞击地球,我们的地球也可能拥有自己的星环。不过,我们可能看不到这一天的到来,因为猛烈的撞击将给地球上的生命带来灭顶之灾。”



艺术概念图,“卡西尼”号正对土星进行观测

回顾“卡西尼”号任务

“卡西尼”号于1997年从佛州卡纳维拉尔角发射升空,经过7年的飞行抵达土星系统,随后环绕土星13年。2000年,“卡西尼”号用了6个月时间研究木星,2004抵达土星。在对土星进行观测时,它发现了6颗新卫星、星环内高耸的三维结构以及一场持续近一年之久的巨型风暴。

2004年12月13日,“卡西尼”号第一次飞掠土卫六“泰坦”和土卫四“狄俄涅”。12月24日,欧航局向土卫六派遣“惠更斯”探测器,研究大气层和地表构成,最后发现了由甲烷和乙烷构成的烃湖。2008年,“卡西尼”号完成探索土星系统的主任务,开始执行扩展任务——卡西尼昼夜平分时任务。

“卡西尼”号不仅研究土星,同时还对众多土星卫星进行观测并拍摄大量精彩照片。这幅照片拍摄于2009年11月1日,展示了土卫二“恩克拉多斯”和土卫十七“潘多拉”

2010年,“卡西尼”号开始第二项任务——卡西尼至点任务。2011年12月,“卡西尼”号获取解析度最高的土卫二“恩克拉多斯”图像。2012年12月,它对金星凌日进行追踪,测试观测系外行星的可能性。2013年3月,“卡西尼”号最后一次掠过土卫五“利亚”,测量其内部结构和引力拖拽。

“卡西尼”号的观测揭示了土星环的复杂一面,帮助科学家了解它们的构成。研究小组发现土星环由水、甲烷、氨、二氧化碳、分子态氮和一氧化碳构成

2013年7月,“卡西尼”号拍摄土星背光照,对星环进行细致观测,同时还拍摄了一幅地球照片。2017年4月,“卡西尼”号与土卫六上演最亲密接触,而后书写“最终篇章”,9月15日结束自己的使命。

伦敦大学学院穆勒太空科学实验室行星科学组负责人安德鲁·科特斯表示:“‘卡西尼’号任务改变了我们对地外如何孕育生命的认知。火星、土卫二、木卫二和土卫六都可能孕育出生命。我们彻底改写了有关土星的教科书。”



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