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文章作者:管理一号 | 2019-08-10
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夜幕来临时,透过千里镜,你会看到一颗特其他天体,看上去像是一顶纹饰精细的“草帽”,它就是土星,美丽的“帽沿”就是大年夜名鼎鼎的土星环。土星环是怎样构成的?光环内物质有着如何的周详特点?一向以来,不管是地理爱好者,照样专业的地理学家,都欲望能更多地揭开土星环的面纱。

对土星环停止探测,是“卡西尼”号探测器的任务之一。经过过程分析“卡西尼”号任务停止前传回的数据,迷信家团队对土星环有了新的熟悉,一路也产生了一些新的疑问。相干论文日前发表在《迷信》杂志上。

出生是个谜 土星环是个“年青人”

长久以来,环绕土星环的构成有多种假说。其间一种认为,土星出生之初或许就带着光环,这意味着土星环或许有着数十亿年的汗青。

懂得土星环的质量是解锁其年纪机密的重要一环。此前,迷信家现已弄清楚了土星环的质量与其年纪之间的接洽:质量越低,环越年青。

燃料耗尽前,“卡西尼”号在土星和土星环之间停止了22次爬升,以进入土星的重力场。在那边,它可以感触感染到土星和环的引力。一旦迷信家知道引力对“卡西尼”号的影响有多大年夜,他们就可以确认土星和环的质量。

经过过程分析“卡西尼”号传回的数据,迷信家对土星环的质量有了新的认知。多年来,迷信家一向偏向于信赖土星主环B环的质量很大年夜,乃至大年夜过土卫一。

但是,“卡西尼”号的无线电迷信团队丈量取得的主环B环仅仅土卫一质量的0.4倍。

“这么小的质量,不或许是跟土星一同构成的。”中科院国度地理台研究员平劲松简介,另外,“卡西尼”号带着的宇宙尘埃分析器取得的数据,雷同支撑土星环的年纪约在1.5亿—3亿年之间,或是越发年青这必定论。

已然不是和土星一路构成的,那土星环是怎样出生的?迷信家推想,或许是一颗彗星或是小行星撞上了土星的一颗卫星,产生的碎屑留在轨道上,被持续扯破,培养了土星环。

假设这类假说建立,那么这颗“肝脑涂地”的天体有多大年夜?平劲松简介,据测算,它的质量和月球差不多大小。

土星环的年纪比此前假想的要年青很多,是“卡西尼”号带来的惊人发明之一。平劲松认为,现有的发明改写了土星环演变来源的汗青,这一构成机制或许不只实用于土星环,关于其他行星环的构成来讲也或许是建立的。

土星环的“三面像” 不合构造有独特成因

明亮又广大的土星环,延长到土星以外广阔的宇宙空间。从远处看,它是一个柔和、全体的光环。可是,根据探测器近间隔拍回的相片显示,这个环并不是全体,而是由很多小环构成。

重要的土星环,宽度从48千米到30.2万千米不等。间隔土星从近到远的土星环分别按被发明的次序定名为D、C、B、A、F、G和E环。其间,B环最宽、最亮,质量也最大年夜。

在最后一次不雅测土星环时,“卡西尼”号发清楚明了从块状到稻草状的各类纹路和图画。它所拍摄的星环特写相片展示了星环外部三种天壤之其他构造——团块构造、滑润构造和条纹构造。

星环外部不合的纹路和构造怎样构成的?平劲松逐一停止了分析。当一个小天体撞上土星卫星后,从动力学过程分析,碰击后的碎片会逐步从大年夜块往小块改变。在这个过程当中,碎片逐步均匀分布的或许性较高。土星环中比较平坦滑腻的部分,或许就是在如许一个过程当中构成的。

碎片活动过程,会遭到其他卫星的后果。其实不是一切的区域都存在安稳的轨道,在一些属于共振的区域,会出现不安稳的情况。碎片逗留在不安稳的区域,或许会被拽走。密度高的处所相对安稳,密度低的处所就不太安稳,如许会构成条纹状的构造。

还有一些从头会聚出来的、尺寸比较大年夜的土星卫星,它的轨道和光环是在一个平面上。它对光环的影响,就像一艘快艇冲到河里的后果一样。光环在被冲击的过程当中,一些处所的边沿就不那么均匀了,从而构成团块的景象。

“这是三种比较或许的状况,固然,在土星环的构成过程当中,也还有其他的身分在起后果。”平劲松说道。

天然的实验室 供给研究行星构成的眉目

现实上,令迷信家入神的,不只仅是土星环本身。土星环外部物质彼尔后果的过程,与恒星四周原行星盘内的行星构成过程极其类似。

“因此,土星环可视作是一个天然的实验室,为迷信家进一步懂得行星的构成过程供给很多眉目。”平劲松说道。

尽人皆知,恒星在由气体和尘埃构成的巨球(原星系盘)中间构成, 剩下的物质逐步凝集为类似土星环的圆盘,行星则在这个圆盘中逐步集合而成。

如今的太阳系,现已很难找到构成之初的直接眉目了。但借助对土星环的研究,或许能部分答复复兴当时的情况。

假设说,前期岩石类的行星在宇宙中磕碰集合构成照样一个假说的话。那么,土星环里的小卫星,与环内很多存在的多冰颗粒发生发火交互后果,则供给了实其实在的比方。

“起先,小天体碰击土星卫星时,它被分化成有数个小碎块。其间一些在环内运转时,彼此集合聚积成密度不太大年夜、体积稍微大年夜一点的天体,成了土星的卫星。这和前期岩石类行星构成的过程异常类似。”平劲松说道。

他认为内行星构成演变的过程当中,碰击和会聚是平行的两个重要办法。磕碰让物质从头分布,会聚让体积逐步变大年夜,毕竟构成如今所看到的情况。在39亿年前,乃至更早的时代,估计发生发火概率更高的是一边磕碰一边会聚的情况。

随着研究的深刻,土星环的面纱被逐步揭开。但关于土星环依然还有很多待解的谜团。比方,土星环的内环和高层大年夜气现已很接近了,那么它和高层大年夜气之间存在甚么样的物质交换后果机制?按照如今的动力学过程,土星环会存在多久?土星环里大年夜一点的冰块能否会再次崩溃?想要答复这些成绩,还有待进一步的迷信研究。


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