太阳系中的所有行星都有其魅力,但很少有像它一样华丽和标志性的的光荣戒指。但是,就像宇宙中的一切一样,它们不会永远持续下去——现在行星科学家发现它们正在以令人难以置信的速度消失。
嗯,从行星角度来看,速度很快。这些环可能会在短短一亿年的时间内解体并落入土星,这一过程被称为“环雨”。
这一发现是基于 NASA 航海者 1 号和航海者 2 号探测器的观测得出的,这两个探测器与土星的相遇分别于1980年11月和1981年8月前往外太阳系。
将这些与卡西尼号的观测它分析了从土星环掉落到行星上的物质,使天文学家能够准确计算土星环崩解的速度。
事实证明,它的速度与 Voyager 最初预测的范围内的最大速率一样快。
“我们估计,这场‘环雨’从土星环中排出的水量可以在半小时内充满一个奥林匹克规模的游泳池,”行星科学家詹姆斯·奥多诺霍说美国宇航局戈达德太空飞行中心。
“仅凭这一点,整个环系统将在 3 亿年内消失,但加上卡西尼号飞船测量到的落入土星赤道的环材料,环的寿命还不到 1 亿年。
“与土星超过 40 亿年的年龄相比,这个时间相对较短。”
航海者号探测器观察到的一些奇怪现象首次发现了环雨的迹象。他们检测到土星电离层的一些奇怪变化、土星环本身的密度变化以及中北纬地区围绕土星的三个暗带。
最初,这些事情被认为是无关的。但随后一个1986年论文提出这些暗带是由土星环中的冰粒子引起的,这些冰粒子被太阳或等离子体场充电并拉低了行星的磁场线。
当它们与土星的高层大气接触时,这些冰颗粒就会蒸发,而水的流入会清除雾霾,然后雾霾就会显示为暗带。
至于电离层的变化,也与环雨有关。带电粒子与土星电离层发生化学相互作用,从而导致长寿命三氢阳离子发出红外线的光。研究小组能够在土星上看到这些发光的红外波段,并将其与估计的降雨率相匹配。
这项研究还为解开另一个谜团提供了证据:土星环何时以及如何出现。它们是与行星一起形成的,还是后来才到达的?
卡西尼号获得的证据指向古老的光环,当时太阳系仍在形成。但在此之前,科学家们曾认为这些环可能只有一亿年的历史,可能是由月球和彗星之间或土星的卫星(它有很多)之间的碰撞而形成的,这导致了土星环中的碎片被捕获。行星的引力。
根据研究小组的说法,环衰变的速度更符合之前的假设——即大约一亿年的年龄——因为假设行星的C环变得如此薄,需要多长时间它曾经和B环一样致密。
“我们很幸运能够看到土星环系统,它似乎正处于其生命周期的中期,”奥多诺霍说。
但不用担心——太阳系中还有其他环形系统。,和海王星都有光环,它们可能会停留更长时间。天王星环据认为,它们的年龄最多约为 6 亿年,这意味着它们可能具有与土星截然不同的动态。
海王星也被认为有非常年轻的戒指,但还有一个大大的问号木星。也许他们都已经到了生命的尽头。
“如果戒指是暂时的,”奥多诺霍说,“也许我们只是错过了看到木星、天王星和海王星的巨型环系统。”
现在这将是值得一看的事情。
该团队的研究成果已发表在期刊上伊卡洛斯。