@ 2018.12.19 , 12:00

NASA发现土星正在飞速的吞食土星环

NASA最近证实土星正在以“观测以来”最快的速度吞噬自己的环。土星利用自己的磁场,只需要半小时就可以从土星环中吸取差不多一个标准奥运会游泳池那么多的水分。如果仅仅是这个速度,土星环还能撑个3亿年,但是卡西尼号测量的土星环物质坠落进土星赤道的速度只能让土星环最多再撑一亿年,相比起土星40多亿年的年龄来说,这个速度已经很快了。

土星环是太阳系行星的行星环中最突出与明显的一个,土星环从内到外依次为:D环→C环→B环→A环→F环→G环→E环

一直以来科学家们都倾向于认为土星环是土星在形成之后某个时间段内捕获的而不是和土星一起形成的。因为假设C环和B环一样稠密,那么C环要花更长的时间才会演变成现在的样子。我们现在所看到的土星环,很可能是土星环的中年时间段。由此推测,也许我们今天所看到的木星、天王星和海王星的光环系统可能还算是细小的,在遥远的过去他们有着更巨大的环系统。

如果土星环真的是在土星形成后才捕获的,那么这些环可能是环绕土星的冰卫星相撞产生的。因为土星环的主要成分是冰块、尘埃颗粒和大到几米大小的石头。本来他们的环绕速度和土星对他们的引力是一对平衡力;但当来自于太阳的紫外光和撞击到环上的微流星体所产生的等离子云扫过环中的微粒时,这些微粒会被“充电”从而使其带电。当他们带电之后,这些微粒就会受到土星磁场的影响,从而打破之前的力学平衡,将环中的微粒沿着磁场线拉向土星的上层大气。

借用地磁场示意

等固体冰微粒到达土星大气就会融化变成液态水微粒,水又会和土星大气的电离层发生化学反应,生成一种被称为H3+的带正电粒子,由三个质子和两个电子构成。这种粒子在阳光照射下会在红外波段中发光,并可以被部署在夏威夷的Mauna Kea的Keck望远镜上的特殊仪器所观察到。研究人员借此发现了土星南北半球的发光带,在那里,与赤道处和土星环垂直的磁场最终收束进入磁场的两极。他们借发光带来估计土星环对土星两极的降水量和其对土星大气电离层的影响。

研究人员在南半球的高纬度地区发现了一条额外的发光带,后来发现者这是土星磁场和土卫二运行轨道相交的地方。土卫二是一个地质活动非常频繁的卫星,它常年间歇性的将水冰喷射进太空,而有一部分就顺着磁场线进入土星。土卫二的间歇喷射现象最初在2005年由卡西尼号观测到,其被认为在表面的冰层下有着流动的液态海洋。土卫二的地质活动和海洋环境使其被认为是太阳系中存在地外生命的最有希望的卫星之一。

本文译自 phys,由译者 利维坦 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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