美丽的土星光环真的会消失?科学家有了新的证据!
土星美丽的光环可能是天文史上最有辨识度的存在之一,但不一定永远都是如此。
2018年,行星科学家们发现,土星光环消失的速度比预想的要快很多。
实际上,一些科学家甚至说这是最坏的情况。现在,先别顾着伤心,我们要记住这是天文学的常态。就土星的情况来说,光环消失的速度更快就意味着光环可能还会存在大概几亿年的时间。该研究可能更让人吃惊的一点是:研究表明,土星光环可能也只存在了大概几亿年的时间,其年龄比一些天文学家预想的要小。这加大了我们了解土星光环从何而来的难度。也让一些人猜测我们今天看到的星环是否是土星曾有过的唯一星环。
卡西尼号拍摄的土星
上述是2018年的研究结果,该结果的得出要感谢美国宇航局卡西尼号太空船。卡西尼号于2017年结束了任务。在卡西尼号任务要接近尾声时,科学家首次将它派到土星和土星光环之间。在这最后阶段的环行中,卡西尼号勘测到了最里面的星环上会脱落一些物质到土星的大气层中,这是科学家第一次进行直接的测量,这种现象称为环形雨。该数据得到了科学家的证实,科学家用到的工具是位于夏威夷的大型望远镜凯克。
环雨的出现是有诸多原因的,比如星环粒子与土星磁场吸引的其他粒子发生了不规则碰撞。实际上,自上世纪80年代以来,我们已经观测到环雨的一些证据,所以卡西尼号的这个发现成果并未让我们感到惊讶。而真正让科学家吃惊的是:环雨的速度非常之快。
卡西尼号和凯克望远镜的观测结果让科学家可以更精准地计算土星环产生环雨的速率。通过计算,他们发现,环雨产生的速率大概在50004。5万公里秒之间。这个计算结果给了我们很多重要的提示。研究人员通过最新计算的结果反复进行计算机模拟计算,随后,他们发现,大概只需要几亿年的时间,土星环就会彻底消失。
但更为重要的是:土星环只用了几亿年的时间就变成了目前为止最大的星环。科学家认为,这可以帮助我们估测土星环的年龄。这只是一个大致的猜测,但这个值与其他证据吻合,比如土星环有多干净。无论是哪种情况,现在很明显的一点是:土星环年龄很小,跟已经有45亿年历史的太阳系比相距甚远,而这一点阻碍了我们的研究进程。毕竟,土星环不属于太阳系的一部分。
土星环不仅要比其他外部的行星更大,而且土星环也是由几乎纯冰,而非尘土和岩石组成的。无论组成土星环的是什么,其纯度都是无可置疑的。这就否掉了很多可能性,因为宇宙里的大多数物体都是冰、岩石和金属的混合体。
问题在于:虽然有一些假设看起来很有可能性,但这些假设虽然能解释纯度的问题,但却需要一个前提土星环跟太阳系年龄相仿。比如,有一个假说认为:土星环是土星某个大型卫星的外层,该外层由冰组成。而该卫星则因土星的引力作用而四分五裂。
2009年拍摄,比例尺为每像素12公里(7英里)
但土星的卫星要离土星足够近才能被图形的引力作用所撕裂,这样的话,该卫星必须是土星附近由残骸组成的圆盘,而土星形成后,这个圆盘只存在了很短的一段时间。
还有一个假说认为:曾有一颗巨大的小行星或者彗星摧毁了中等大小的卫星,比如土卫一,而其中含有很少的岩石或者金属。但这种撞击在几十亿年前才比较常见,而在几亿年前是很少见的。而除了这些假说之外,科学家现在还没有什么头绪。
有一个更有可能的假说认为:不久前,两颗小型微型相撞,其撞击方式与天王星光环的撞击方式类似。若是有彗星经过,那彗星的引力应该足以让一个物体进入另一颗星体的轨道中,而土星诸多小型卫星中的大多数似乎都是由纯冰组成的。
不过,该假说的模型证实力度较弱,所以我们可能还是要从头来过。
卡西尼号在土星坠毁
科学家可能还要颇费些时日才能找到合理的假说,但还有另一个假说提出了更大的问题,这个问题是由卡西尼号的发现成果所引发的:如果光环存在时间不长并且生命周期很短的话,那我们为何能如此幸运的看到光环。科学家不相信走狗屎运的说法,因为有时候这说明科学家没有足够努力地挖掘深层次原因。所以很多科学家认为这不是一个巧合。因为就算这些光环是最近才形成的,但我们现在看到的只是最近某个过程的反复迭代,而这个迭代过程在土星历史上已发生过多次。
或许土星过去40亿年间一直在收集并摧毁一个又一个星环系统。如果该说法为真,那么这可能意味着其他外部的行星以前可能也曾有过大型光环,但现在却没有了。还有很多疑问有待解开,这些疑问就交给科学家去研究了。这些疑问的研究可能会让我们对星环系统的形成方式有新的理解,也让我们能对不久之前太阳系的样子有新的了解。
对了,为了调解一下大家可能为土星环消失的悲伤心情,这里有一个好消息:即便主环消失,土星也不会一个星环都没有的!满是灰尘的G环和土卫九的光环一直在接收残骸源源不断的补充,这些残骸的来源是附近的其他卫星。此外,E环是由冰粒子组成的,而冰粒子是由土卫二的间歇泉放出的。
土星卫星
所以,星环是肯定会有的!这都不是事儿。而且,谁能说得准那时候会不会有另一颗行星有着闪亮的光环呢!
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