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多宝体育:肉眼不可见?这些天然卫星可能真实存在土星环还有这些秘密

  如图所示,图片左半部分的亮带是密度波的峰值,由土卫十对土星星环所产生的引力引起。图像右半部分较小的密度波是由土卫十七引起的。当星环从一个遥远的恒星面前经过时,研究人员通过观察恒星的光线闪烁来进行这项观测。(图片来源:NASA/Cassini/科罗拉多大学)

  根据三项新的观测结果表明,有几个微小的、看不见的卫星围绕着土星运行,并控制着土星环的形状。

  通过一项研究,人们发现了一个关于隐形卫星存在的强有力的证据:有一颗大概只有几英里宽的小卫星,在土星环的某个边缘缺口处形成了与另一个较大的、已知的卫星产生的环形边界的特征相同的形状。

  在另外一项相关的研究中,科学家们发现了嵌在星环中的足球场大小的团块。人们以前从未在土星周围看到过如此微型的天体,然而一维图像并没有显示出这些团块是固体物体还是云状的聚集颗粒。令人惊讶的是,这项研究还显示土星的星环有很多尖锐的边缘,这表明它们是由微小的、未被发现的卫星组成的。

  第三项调查发现土星周围有一个氧气光环,研究人员认为这是由那些嵌入环中被称为 小月球的物体之间的不断碰撞造成的。

  这些研究在上周被发表在肯塔基州路易斯维尔举行的美国天文学会行星科学部年会上。

  土星环之间的大空隙中那些相对较小的卫星是清晰可见的,也可以在旅行者号的数据中发现。这些卫星的直径只有12英里(20公里),已知这些卫星在引力作用下引导土星环中的颗粒,并维持环之间的空隙。

  但是,在土星环的十几个缺口中,是否每一个都有嵌入的卫星,这是卡西尼号航天器旨在回答的一个重要问题。科学家们也不知道土星环最初是如何形成的,或者它们到底是由什么构成的。

  科罗拉多州博尔德市太空科学研究所的卡罗琳-波尔科领导研究了一项对卡西尼图像的研究,提出可能有一个新的小卫星。

  波尔科告诉太空网,她有 间接证据 证明在土星主环外缘附近的基勒环缝中有一颗小卫星。证据是从基勒环缝的外缘突出来的一些 尖状物 。

  目前还没有人看到这个卫星,波尔科怀疑它的直径不会超过3英里(5公里)左右。她强调说,因为没有人看到过,这个大小是根据缺口的大小(仅22英里(35公里)宽)以及所涉及的动力学分析所产生的一个猜测。

  另一组观测结果帮助科学家们更好地了解了星环中颗粒的大小,还显示出星环有鲜明的分界点,中间有刺眼的空隙。这个有史以来获得的土星环的最详细的视图是通过观察来自遥远的恒星的光在穿过土星环时的闪烁而得到的。

  科罗拉多大学博尔德分校的约书亚-科威尔说,颗粒在单独的环状物中非常紧密地组合在一起。有时,星光在130英尺(40米)长的范围内被完全阻挡。或者在其他地方,星光直接照射过来。我们看到星环从完全透明变化到完全不透明,科威尔说。

  未来的观测可能会揭示出这些结构是固体团块:基本上是冰冷的小卫星,或者是没有粘在一起的蓬松的颗粒团块。

  更有说服力的是,在距离小环的边缘仅160英尺(50米)的地方,物质的数量就会下降到零。

  他说,很可能是附近的一颗小卫星的引力加上环形粒子之间的碰撞,将粒子限制在一个环形颗粒中。

  高分辨率的观测还显示了星环中由卫星和星环颗粒之间的引力相互作用引起的30多个密度波。以前也曾在星环中发现过密度波,但不是以这种分辨率。

  在星环中形成一个波浪,看起来像池塘中的涟漪,科威尔说。这些波峰和波谷的形状有助于科学家了解环状粒子是像高尔夫球那样坚硬而有弹性的,还是像雪球那样柔软而不那么有弹性的。

  科学家们认为,当环形系统内的小卫星发生碰撞、破碎并释放出冰粒子时,就会形成云状物。科罗拉多大学的拉里-埃斯波西托(Larry Esposito)说,他负责卡西尼号紫外线成像光谱仪的操作,他说,这颗巨行星周围的辐射带沐浴着冰粒子,从而释放出氧气。

  这一发现可能解释了今年早些时候的观察结果,即环状颗粒被垃圾所覆盖,而且垃圾的数量在不同的位置有所不同。

  埃斯波西托说:我们看到的波动可能是最近环内小卫星的破坏以及环内的波浪作用,波浪作用将新鲜物质甩到环内颗粒的表面上。这表明,星环中的物质是不断地从星环到卫星再到星环。

  也就是说,有一个系统是类似于恒星在形成之后留下的围绕恒星运行的颗粒圆盘,而行星就是从这个圆盘中形成的。确定土星的卫星和小卫星是如何发展、碰撞,以及有时如何以奇特的轨道结束的,可以启发我们思考行星系统是如何形成的。

  土星环是太阳系中最广阔的环状系统。它们由无数的小颗粒组成,大小从微米到米不等,[1] 围绕着土星运行。这些环状颗粒几乎完全由冰构成,还有微量的岩石物质成分。对于它们的形成机制,目前还没有共识。尽管理论模型表明,星环很可能是在太阳系历史的早期形成的,[2] 但来自卡西尼号的最新数据表明,它们的形成时间相对较晚。

  虽然土星环的反射增加了土星的亮度,但从地球上用非辅助视力是看不到它们的。1610年,也就是伽利略将望远镜转向天空的第二年,尽管他看得不够清楚也无法辨别它们的真实性质,但是他还是成为第一个观察到土星环的人,。1655年,克里斯蒂安-惠更斯(Christiaan Huygens)是第一个将它们描述为围绕土星的圆盘的人。[4]皮埃尔-西蒙-拉普拉斯提出土星环是由一系列小环组成的,尽管真正的空隙很少。将土星环看作一个环状圆盘,在密度和亮度上有同心的局部最大值和最小值,是比较正确的理论。[2] 在土星环内部的团块上,有很多空隙。

  星环内有许多空隙,在这些空隙内,粒子的密度急剧下降:其中两个空隙是因为有已知卫星嵌入其中,然而还有许多空隙在已知的与土星的卫星发生不稳定轨道共振的位置,这些其他的空隙仍未得到解释。另一方面,稳定的共振是几个星环的长寿的原因,如泰坦环和G环。

  在主环之外是土卫九环,据推测它来自于土卫九,因此与土卫九共享逆行的轨道运动。它与土星的轨道平面对齐。土星的轴向倾斜度为27度,所以这个环与在土星赤道上方的环倾斜了27度的角度。

  本文由天文志愿文章组-翻译自文章作者Robert Roy Britt的作品,如有相关内容侵权,请在作品发布后联系作者删除。

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