1. 首頁 > 生活百科 > >

土星的這個“草帽” 居然藏著行星形成的秘密

生活百科光環

夜幕降臨時，透過望遠鏡，你會看到一顆特別的天體，看上去像是一頂紋飾精美的“草帽”，它就是土星，美麗的“帽沿”便是大名鼎鼎的土星環 。土星環是如何形成的？光環內物質有著怎樣的精細特征？一直以來，無論是天文愛好者，還是專業的天文學家，都渴望能更多地揭開土星環的面紗 。
【土星的這個“草帽” 居然藏著行星形成的秘密】對土星環進行探測，是“卡西尼”號探測器的任務之一 。通過分析“卡西尼”號任務結束前傳回的數據，科學家團隊對土星環有了新的認識，同時也產生了一些新的疑問 。相關論文日前發表在《科學》雜志上 。
誕生是個謎土星環是個“年輕人”
長久以來，圍繞土星環的形成有多種假說 。其中一種認為，土星誕生之初可能就帶著光環，這意味著土星環可能有著數十億年的歷史 。
了解土星環的質量是解鎖其年齡秘密的重要一環 。此前，科學家已經弄清楚了土星環的質量與其年齡之間的關系：質量越低，環越年輕 。
燃料耗盡前，“卡西尼”號在土星和土星環之間進行了22次俯沖，以進入土星的重力場 。在那里，它可以感受到土星和環的引力 。一旦科學家知道引力對“卡西尼”號的影響有多大，他們就能確定土星以及環的質量 。
通過分析“卡西尼”號傳回的數據，科學家對土星環的質量有了新的認知 。多年來，科學家一直傾向于相信土星主環B環的質量很大，甚至大過土衛一 。
然而，“卡西尼”號的無線電科學團隊測量得到的主環B環只是土衛一質量的0.4倍 。
“這么小的質量，不可能是跟土星一起形成的 ?！敝锌圃簢姨煳呐_研究員平勁松介紹，此外，“卡西尼”號攜帶的宇宙塵埃分析器獲得的數據，同樣支持土星環的年齡約在1.5億—3億年之間，或是更加年輕這一結論 。

既然不是和土星同時形成的，那土星環是如何誕生的？科學家推測，可能是一顆彗星或是小行星撞上了土星的一顆衛星，產生的碎屑留在軌道上，被持續撕裂，造就了土星環 。
如果這種假說成立，那么這顆“粉身碎骨”的天體有多大？平勁松介紹，據測算，它的質量和月球差不多大小 。
土星環的年齡比此前設想的要年輕得多，是“卡西尼”號帶來的驚人發現之一 。平勁松認為，現有的發現改寫了土星環演化起源的歷史，這一形成機制可能不僅適用于土星環，對于其他行星環的形成來說也可能是成立的 。
土星環的“三面像”不同結構有獨特成因
明亮又寬廣的土星環，延伸到土星以外遼闊的宇宙空間 。從遠處看，它是一個柔和、整體的光環 。但是，根據探測器近距離拍回的照片顯示，這個環并非整體，而是由許多小環組成 。
主要的土星環，寬度從48公里到30.2萬公里不等 。距離土星從近到遠的土星環分別按被發現的順序命名為D、C、B、A、F、G和E環 。其中，B環最寬、最亮，質量也最大 。
在最后一次觀測土星環時，“卡西尼”號發現了從塊狀到稻草狀的各種紋理和圖案 。它所拍攝的星環特寫照片展示了星環內部三種截然不同的結構——團塊結構、平滑結構和條紋結構 。
星環內部不同的紋理和結構如何形成的？平勁松逐一進行了分析 。當一個小天體撞上土星衛星后，從動力學過程分析，撞擊后的碎片會逐漸從大塊往小塊變化 。在這個過程中，碎片逐步均勻分布的可能性較高 。土星環中比較平坦光滑的部分，可能就是在這樣一個過程中形成的 。

碎片運動過程，會受到其他衛星的作用 。并不是所有的區域都存在穩定的軌道，在一些屬于共振的區域，會出現不穩定的情況 。碎片停留在不穩定的區域，可能會被拽走 。密度高的地方相對穩定，密度低的地方就不太穩定，這樣會形成條紋狀的結構 。
還有一些重新匯聚出來的、尺寸比較大的土星衛星，它的軌跡和光環是在一個平面上 。它對光環的影響，就像一艘快艇沖到河里的效果一樣 。光環在被沖擊的過程中，一些地方的邊緣就不那么均勻了，進而形成團塊的現象 。
“這是三種比較可能的狀態，當然，在土星環的形成過程中，也還有其他的因素在起作用 ?！逼絼潘烧f道 。
天然的實驗室提供研究行星形成的線索
事實上，令科學家著迷的，不僅僅是土星環本身 。土星環內部物質相互作用的過程，與恒星周圍原行星盤內的行星形成過程極為相似 。
“因此，土星環可視作是一個天然的實驗室，為科學家進一步了解行星的形成過程提供諸多線索 ?！逼絼潘烧f道 。

推薦閱讀