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[星宇奥秘]NASA探测器发现土星环并非一直存在,年龄才几亿年

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更多 发布于:2017-12-15 10:20
自打我们看到土星的一天起,那条绚丽的土星环似乎就是一直在那儿存在着的,它点燃了无数诗人和科学家的美好幻想。然而,在NASA卡西尼号探测器即将寿终的最后几个月里,科学家们通过它发现事实好像并非我们所想象的那样。日前,在由美国地球物理学会(American Geophysical Union,AGU)举行的一场会议上,天文学家们告诉了我们一个的****:土星环其实非常年轻,在几亿年前,土星环还并不存在,而那时的土星或许也只是一颗贫瘠而荒凉的星球。

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在数亿年前的土星上,曾经发生过一些大灾难。或许,一颗流星或是小行星撞上了土星周围的一颗卫星,将大量撞击后产生的碎屑抛上了土星的轨道;亦或者,土星的卫星轨道不知怎么发生了突变,引力拉扯的巨力将一个土星的卫星撕成了碎片,造就了土星环。

无论当时发生了什么,卡西尼号探测器所带回的两个新证据,都有力地向我们证明了在45亿年前的太阳系中,这些土星环还并不存在,这和科学家们长久以来的认知是截然不同的。


NASA艾姆斯研究中心(ARC)的一位土星环研究专家库齐(Jeff Cuzzi)表示:“对我来说,这完全****了我所知道的土星环的故事线。”


卡西尼号探测器带回的第一条线索是这些土星环的质量。多年来,许多科学家依据土星环的不透明度、密度和主环B环的外观,一直倾向于相信土星环的质量很大,甚至大过土卫一。


催生出如此大质量的土星环需要海量的“碎片”,这种情景只可能出现在几十亿年前,那时的太阳系还是处于被大量星球填满的诞生初期。


日前,意大利罗马智慧大学的行星科学家鲁西阿诺·艾斯(Luciano Iess)在AGU大会上宣布,在卡西尼号探测器坠入土星前所完成的22次轨道穿越中,他们收集到了其中5次轨道穿越的数据,它将土星B环的质量再次带回到了我们讨论的聚光灯下。


艾斯领导着卡西尼号的无线通讯实验团队,他们通过分析卡西尼号探测器发出的无线信号的多普勒频移现象,来判断它所处轨道的质量。当卡西尼号钻入土星和这些土星环之间的间隙时,艾斯所在的团队能识别出这些土星环的引力,并进而计算出它们的质量。


“它们的中心值差不多只是土卫一质量的0.4倍,”艾斯这样说道。如果那些将质量换算成年龄的理论是正确的话,艾斯补充表示:“这数据就已经很明确地告诉我们,这些土星环并不是跟土星一起形成的。”


支持这一结论的还有另一条证据,而这一证据将在本周三举行的AGU大会上公布。在数十亿年前,土星上曾下过一场从太阳系边缘地带飘来的陨尘雨,所以土星环上的水冻冰块理应也会被染黑,而它们变黑的速度取决于轰击率,而这事儿目前还未被确定。


美国科罗拉多大学波尔多分校的太空物理学家萨斯查·科恩普夫(Sascha Kempf)表示,在经历了12年艰苦而漫长地测量和分析之后,卡西尼号探测器上所携带的宇宙尘埃分析器(Cosmic Dust Analyzer)已经确定了土星环陨尘的通量,它和“此前推算的数据并不一致”。


科恩普夫将在周三的这场大会上宣布他们的新发现。这一土星环陨尘通量比科学家们此前的预期要大上10倍,这意味着这条土星环的年龄约在1.5-3亿年之间,或是更加年轻。


“我们的测量方法是我们所能采用的一个最为直接的测量方法,”科恩普夫这一补充说道。“没有什么测量法能比这更好了,我们不得不承认,这条土星环非常年轻。”


此前曾一直认为土星环年龄不小的科罗拉多大学波尔多分校的行星科学家拉里·埃斯波西托(Larry Esposito)表示,综合分析这两条证据,土星环很年轻的这一结论是可信的。


“这两条卡西尼号所带回来的结论很有说服力地证明土星环很年轻,它的年纪或许还不到2亿年,”埃斯波西托这样说道。


埃斯波西托还表示,在上世纪80年代初的时候,旅行者号探测器在飞过土星时也曾传回过相关数据,这些数据似乎也预示土星环的质量比我们想象的小,而这也意味着土星环也比较年轻。然而,当时旅行者号探测器背后的科学家团队费经心思提出了一个假象的情景来解释这一数据——他们的想法是当时太阳系中为数不多的,能对土星造成威胁的某颗小行星或彗星撞了上去,将土星的一颗卫星给撞炸了。然而,这一猜想显然是有些牵强的。


“我们当时只是误打误撞地提出了这个想法,但如今的我们似乎又回到了原点。”埃斯波西托这样说道。


目前,天文学家们才刚开始研究能形成土星环的撞击是如何发生的。“虽然我们每个人都不太愿意承认,但事实是我们目前确实没有任何可行的解释,”库齐这样说道。


又到了需要新理论来支持这一数据结果的时候了,库齐最后补充表示:“太阳系可能到处存在这样出人意料的惊喜。”
[invensys于2017-12-15 10:21编辑了帖子]
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NASA. NOAA. USGS. NSIDC. ESA. National Geographic. Discovery.
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