消失的土星環

美國宇航局的最新研究證實,土星正在以幾十年前旅行者1號和2號觀測所估計的最大速率失去其標誌性的土星環。在土星的引力作用下,土星環中的冰粒物質,以降雨的形式落入土星中。

消失的土星環

2017年9月15日,卡西尼號探測器在環土星運行13年後,俯衝進入土星大氣層,結束了自己的使命,同時,在俯衝進入土星的時候,卡西尼號利用自身攜帶的離子中性質譜儀,探測土星大氣中的成分,並將結果發回地球。

消失的土星環

土星環雨的化學成分

從卡西尼最後的觀測結果中,科學家發現土星環雨不僅含有氫和氦,還含有一氧化碳,甲烷,氮,少量未知有機物,以及重量級嘉賓:水冰和硅酸鹽顆粒。由於這些物質在土星環內部被快速噴射出來,落入土星,因此形成土星環雨奇觀。環繞著整個土星環區域內,大雨如注,每秒大約掉下9000千克物質。

消失的土星環

位於馬里蘭州格林貝爾特的戈達德太空飛行中心的詹姆斯奧多諾格說:“據我們估算,土星上這場冰雨,在半個小時內就可以填滿一個標準奧林匹克游泳池。” 科學家稱,僅僅僅靠土星的引力作用,這些美妙的土星環就會在3億年後消失殆盡,如果考慮到此前落向土星赤道的“環雨”,那這個時間還會縮短3倍以上,預計不會超過一億年,整個土星環就會完全消失,屆時只剩下“光頭”土星,不免令人唏噓。

長期以來,科學家們一直在想,土星是否是由環形成的,又或者現在沒有環狀系統的行星在以後的生命歷程中能否在某個契機中逐步形成自己的環狀系統。

消失的土星環

新的研究表明,土星C環形成的事件不超過1億年,C環想像B環那麼密集的話還需要很長時間。我們很幸運能夠看到土星的環形系統,它似乎正處於其生命的中期,如果說行星環系統只是短暫的話,那我們可能已經錯過了木星、天王星和海王星的美麗的環狀系統,如今,他們都只剩下薄薄的一層,也許,在未來的某一天就消失了,不過,也許在未來的某一天,地球也會有這種環狀結構。

消失的土星環

關於行星環的起源,有各種理論:

1.來自原本就存在於洛希極限內,不能形成衛星的原行星盤物質;

2.來自天然衛星遭受巨大撞擊後產生的碎屑;

3.或是在洛希極限內受到潮汐力拉扯而瓦解的天然衛星產生的碎屑。多數的環被認為是不穩定的,經過數千萬或數億年的歲月後就會消失,但是土星環看起來非常的古老,甚至可以追溯至太陽系的早期。

土星環大部分是大塊的水冰,大小從微小的塵埃顆粒到幾碼(米)寬的巨石不等。土星的引力想把環粒子拉回行星,而軌道速度想把環粒子拋向太空。微小的粒子可以通過太陽的紫外線或環上的微流星體轟擊所產生的等離子體雲來帶電。當這種情況發生時,這些粒子可以感覺到土星磁場的拉力,磁場在土星環處向行星內彎曲。

消失的土星環

在土星環的某些部分,一旦帶電,這些微小粒子上的力平衡就會發生巨大變化,而土星的引力會把它們沿著磁場線拉進上層大氣。一旦到達那裡,冰環粒子就會汽化,水就會與土星的電離層發生化學反應。這些反應的一個結果是被稱為H3+離子的帶電粒子壽命的延長,H3+離子由3個質子和2個電子組成。

當受到陽光照射時,H3+離子在紅外光中發光,這是由奧多諾霍團隊使用連接在夏威夷莫納基亞的凱克望遠鏡上的特殊儀器觀測到。觀測揭示了土星南北半球的發光帶,在那裡與土星環平面相交的磁場線進入了土星。他們分析了這束光,以確定土星環的降雨量及其對土星電離層影響。

他們發現,降雨量與30多年前康納尼及其同事得出的結果驚人的相似,其中南部的一個地區降雨量最大。研究小組還在南半球高緯度地區發現了一條發光帶。這是土星磁場與土衛二軌道相交的地方,土衛二是一顆地質活動活躍的衛星,它正在向太空發射間歇泉狀的水冰,這表明其中一些粒子也正雨點般落在土星上。

隨著行星的自轉和公轉,土星環暴露在太陽光照下,在太陽的紫外線的照射和宇宙射線和帶電粒子的轟擊下,土星引力和土星環旋轉產生的離心力之間的平衡被打破,從內環到外環,土星環可能正慢慢消失。

消失的土星環

土星的光環主要可以分為四個部分,分別為A,B,C,D環。較暗的是 C 環,最明亮 最寬闊的是 A 環和B 環,其中A 環和 B 環間的Cassini 裂縫是最大的,這就讓我們看到了一個明顯的光環間隔。

但是讓人難以接受的是,這些美妙的環會在億年後消失,但是這段美好的記憶將永遠珍藏在太陽系的心中!


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