土星的光环只会存在一小段时间


卡西尼号捕捉到了土星及其光环的美丽背光图像。 NASA/JPL-Caltech/SSI通过Getty Images

人类存在于太阳系历史上一个非常特殊的时期——土星环时期。

在接下来的1亿年里,土星环将完全消失,而且,正如新的科学研究,行星科学家已经意识到它是最近才获得光环的。

在卡西尼号在土星的最后几个月里,美国国家航空和宇宙航行局(NASA)的宇宙飞船在木星云层顶部和土星环最内侧边缘之间的空间中进行了一系列大胆的轨道飞行。所谓的“大结局"暗示着探测器的末日已经临近,9月。15日,2017年,它在气态巨行星的大气层中燃烧,土星轨道长达13年的科学研究终于画上了圆满的句号。

飞船燃料不足,来避免意外碰撞进入土星一颗可能适宜居住的卫星,比如土卫二或土卫六,美国国家航空和宇宙航行局很久以前就决定,处理这次任务的最好方法是在土星的高层大气中烧掉它。该机构希望避免地球对这些原始外星环境的污染。

环雨

在它火热的死亡之前,然而,卡西尼号对这个神秘的环隙区域进行了前所未有的测量,揭示了一些令人惊讶的环动力学现象。尽管科学家们希望在这个“空”区域探测到一些微弱的元素气体,卡西尼号的粒子探测仪器发现了一个由元素和分子组成的大杂烩,这些元素和分子从土星环“雨点般”降落到行星的大气层。他们估计大约有10吨(9072公斤)的物质正从土星环落到土星上每秒,正如Space.com网站的Meghan Bartels所写

这意味着土星环最终会消失,作为一个2018年底开始研究总结道。

他说:“戒指的寿命还不到1亿年。这相对较短,与土星40亿年的年龄相比,美国宇航局戈达德太空飞行中心,他在去年12月的一份声明中说

现在,在今日发表的科学研究(1月。17),研究人员利用卡西尼号的环俯冲来估计土星是什么时候获得它著名的环的。

当卡西尼号穿过土星环平面时,任务管理者允许地球,它的光环和卫星以引力拖曳着高速飞行的宇宙飞船。极其微小的牵引力导致探测器轨迹的微小变化,这是可以精确测量的。这些变化让科学家,第一次,很好地测量土星环中有多少质量。

在分析了2017年9月的最后一组轨道后,然而,卡西尼号最初偏离轨道的程度是没有意义的。这与理论模型的预测不符。事实证明,卡西尼号的运动还受到土星赤道约6000英里(9656公里)厚大气层内大量物质流动的影响。这些巨大的流动速度比可见的上层大气云慢4%导致了一个没有预测到的重力异常。

“深度旋转层的发现是对这颗行星内部结构的一个令人惊讶的揭示,”卡西尼计划的科学家琳达·斯皮尔克(Linda Spilker)说声明。“问题是,是什么原因导致大气中旋转较快的部分下沉到如此深的程度,以及这对土星的内部有什么启示。”

环的启示

随着这个难题的解决,科学家可以自由测量土星环的引力影响。研究人员估计土星环的总质量大约是土星卫星土卫一的40%。考虑到土卫一比月球小2000倍,土星环中当然没有很多物质。

看看土星的内部
美国国家航空航天局/姓名

科学家们之前依赖密度波,或波纹,通过对土星62颗卫星在土星轨道上的运动所引起的土星环质量的估算。虽然这些估计数字也很低,天文学家一直认为,在大块看不见的物质中存在着某种隐藏的质量。行星科学家Burkhard Militzer补充说:“我们一直怀疑在波浪中有一些我们看不到的隐藏的物质。”加州大学的,伯克利分校在一个声明

现在,通过卡西尼号最后轨道的精确测量,我们知道没有隐藏的质量。质量越低,戒指越年轻,因为它们主要是由冰构成的,如果他们更老,环状物质会被星际碎片污染,削弱他们。土星的光环,我们非常清楚,美丽明亮的。新时代估计在早期密度波估计的范围内,这使得研究人员能够更准确地推测出他们的真实年龄。

之前对环龄的估计范围很广,从45亿年(土星形成时的残留物)到数千万年。但是有了这个新发现,看起来这些年轮非常年轻,它们形成于不到1亿年前,也许就在1000万年前。

他们从哪里来?好吧,有可能来自柯伊伯带的一个冰物体,或者是错误的彗星,在土星的重力场中缠绕,并屈服于强大的潮汐,将它们撕下来,最终磨碎他们的材料,创造出我们今天所知道和喜爱的带状圆环。


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