光彩夺目的土星环有多重?还能陪我们多久?

人类所处的太阳系中有八大行星,它们分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星,围绕太阳运行。 如果要在太阳系举办群星“选美”大赛,土星一定能凭借其闪耀且端庄的“明星光环”——土星环而夺冠!

光彩夺目的土星环有多重?还能陪我们多久?

茫茫星空,群星璀灿。

人类所处的太阳系中有八大行星,它们分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星,围绕太阳运行。

如果要在太阳系举办群星“选美”大赛,土星一定能凭借其闪耀且端庄的“明星光环”——土星环而夺冠!

光彩夺目的土星环有多重?还能陪我们多久?


近期,科学家分析“卡西尼号”传来的土星数据,为我们揭开了它的质量与寿命之谜。

“卡西尼号”何许人也?,就是那个最终坠入土星大气,悲壮逝去的探测器,它在临死前,也不忘记使命,拍下了土星环。

看似固态且静止不动的土星环,原来是由无数大小不一的颗粒构成,其中大部分是冰,还有一些岩石。当轨道速度产生的离心力与土星引力达到平衡,这一颗颗冰与石便稳稳地围绕土星旋转起来。

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别看土星环这么美,它的来源都是“太空垃圾”。太阳系形成初期,空中漂满了残骸与碎片,一些彗星和小行星偶然“路过”,土星在这一片混乱之中悄然伸出“引力之手”,捕获了大量物质,构成一条环带,它就是土星带。

在最新研究中,科学家进一步确认了土星的自转周期为10小时33分钟,他们还发现土星环的总质量大约为 (1.54± 0.49)×1019 kg ,大约是地球上南极冰盖总质量的一半。

事实上,此次科学家不仅计算出了土星环的质量,他们还有了一个或许令人有些悲伤的发现:土星环中的物质正在不断流失,预计整个土星环将在3亿年后消失,还能陪我们3亿年。

为什么土星环会消失?这是由于阳光照射及其他宇宙反应,会将原本的惰性物质转变为带电颗粒,转变后的颗粒更容易被土星“吸进”厚厚的大气层,进而蒸发、降落。根据推算,每秒钟这一过程会使约2吨(4400磅)物质,从环中降落都土星表面上。

好在目前土星环正值“青春年华”,我们还能一睹土星环的风采。此前关于土星环的形成时间一直存在着较大的争论,一部分科学家认为它是和土星一起形成的,也就是大约在46亿年前,而另一部分则认为土星环要比土星年轻得多。最新的研究发现,土星环形成于1千万到1亿年前,它才刚刚走完生命历程的1/4左右,还有约3亿年的时间让我们欣赏它的美丽。

实际上,尽管土星环如此美丽、如此引人注目,但其实它在宇宙中并不特殊,基于土星环和土星的“年龄”差距如此悬殊,科学家甚至猜想目前这条土星环可能已经不是第一条了。除此之外,我们所熟知的木星、天王星、海王星也有行星环,这与星体引力、太阳风等因素有关。

光彩夺目的土星环有多重?还能陪我们多久?

土星环的质量与年龄之谜终于解开,这距离我们与土星的第一次“相遇”已经过去了400多年。

1610年,人类首次在伽利略望远镜中确认了土星的存在,惊叹于它硕大的体积与炫目的金色环带,人们以古罗马神话中农业与丰收之神Saturn的名字将其命名。

1979年,由美国航天局发射的“先锋11号”(Pioneer11)飞行器成功飞掠土星边缘,这是人造飞行器首次踏入丰收之神的地盘。随后两年,旅行者1号、旅行者2号也完成了对土星的飞掠任务。

真正为我们带回大量土星信息的是“卡西尼-惠更斯号”(Cassini-Huygens,简称卡西尼号),它由美国航天局(NASA)、欧洲航天局(ESA)和意大利航天局(ASI)联合研发,于1997年发射升空,2004年进入土星轨道,先后对土星及其卫星进行了多次飞掠,并发现了土星上的液态水和一个亮度较低的直径更大的土星环。

为了测算土星环质量,“卡西尼号”曾在最内侧土星环和土星表面之间往返6次,距离云层顶端最低高度为2600-3900km。

2017年9月15日,陪伴土星13年之后,“卡西尼号”按计划消失在了土星茫茫的大气层中。直到今天,它发出的数据仍在传送。

—— 撰文:孙珂剑

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