太陽揭開了土星環的秘密

從宇航局的卡西尼號飛船上俯瞰土星環。一項新的研究利用卡西尼號的數據來探測土星環的秘密，包括環粒子的大小和組成。圖片來自國家航空航天局/噴氣推進實驗室-加州理工學院/服務精簡計劃/康奈爾大學/西南研究院（NASA/ JPL-Caltech/ SSI/ Cornell/ SwRI）。

相對于太陽系的其他部分，土星的星環還年輕嗎？它們是通過摧毀冰冷的衛星或彗星而形成的嗎？它們是土星的永久特征嗎？或者有一天他們會停止存在嗎？2022年10月18日，天文學家宣布了一項新的研究，幫助他們探測土星環的秘密。天文學家使用了來自41次太陽掩星——即從2004年到2017年繞土星軌道運行的宇航局卡西尼號航天器中看到土星環在太陽前方經過的事件——的數據。

這些觀測結果不僅為了解這些環的粒徑分布和組成提供了線索，還讓天文學家加深了他們對這些環是如何形成的，以及它們最終命運的理解。

來自西南研究所、中佛羅里達大學和科羅拉多大學博爾德分校的研究人員在2022年12月出版的《伊卡洛斯》雜志（第388卷）上發表了他們的同行評議發現。

土星環的秘密

科學家們想要更好地了解土星環狀系統的起源。例如，環有多大了？它們是如何形成的？這項新研究的主要作者，來自西南研究所的斯蒂芬妮·賈馬克說：

在近20年的時間里，宇航局的卡西尼號飛船分享了土星及其家族的冰衛星和標志環的奇跡，但我們仍然不知道環系統的起源。有證據表明，這些環相對年輕，可能是由于一顆冰凍衛星或彗星的破壞而形成的。然而，為任何一個起源理論提供依據，我們需要對組成這些環的粒子的大小有一個很好的了解。

太陽掩星有助于揭示土星星環的秘密

為了進行這項新的研究，天文學家使用了來自卡西尼號的紫外成像攝譜儀的數據。此前，當卡西尼號還在繞土星運行時，紫外成像攝譜儀在觀察太陽的同時也觀察了這些環。由于儀器是通過環觀察的，粒子會部分阻擋來自太陽的光。這被稱為太陽掩星。然后，紫外成像攝譜儀就可以測量這些粒子的光學深度。

怎么得出的呢？一般來說，這些粒子會吸收并散射來自太陽的光。被阻擋的光量告訴科學家這些粒子的光學深度。這些數據為了解這些粒子的大小和組成提供了線索。賈爾馬克說：

考慮到來自太陽光的波長，這些觀察讓我們了解了土星環的最小粒子大小。紫外成像攝譜儀可以在微米級探測塵埃粒子，幫助我們了解系統內環粒子的起源、碰撞活動和破壞。

行星形成的線索

通過觀察太陽以不同角度通過環的光，研究人員還可以更多地了解環系統的整體結構。此外，這些發現也可以應用于行星的一般形成。正如Jarmak解釋的那樣：

巨行星周圍的環狀系統也為研究我們太陽系的基本物理性質和過程提供了測試平臺。這些粒子被認為是由物體在圓盤中碰撞形成并形成更大的粒子造成的。了解它們是如何形成這些環狀系統的，也可以幫助我們理解行星是如何形成的。

這里我們看到土星環被太陽背光。卡西尼號在2013年7月19日拍攝了這張標志性的照片。卡西尼號透過環觀察太陽，環中的粒子產生了掩星。圖片來自國家航空航天局/噴氣推進實驗室-加州理工學院/服務精簡計劃（NASA/ JPL-Caltech/ SSI）。

土星失去的衛星Chrysalis

上個月，加州大學伯克利分校的科學家表示，土星環可能是大約土衛八大小的前衛星Chrysalis在離土星太近后分裂時形成的。最終，Chrysalis剩下的任何沒有落入土星本身大氣層的東西都變成了環。此外，計算機模擬顯示，土星最大的衛星泰坦破壞了Chrysalis的軌道，導致它離土星太近。

2019年的一項研究表明，土星環的歷史可能不到1億年。雖然土星現在可能是太陽系的寶石，但它并不總是如此！

最后，一項新的研究利用了宇航局卡西尼號任務的太陽掩星數據，以更好地理解土星環的組成、形成和其他秘密。

BY:Paul Scott Andersonand

FY:夢中識月

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來源: 天文在線