宝贝后妈很给力科学家们推测土星环可能相当年轻宝贝后妈很给力
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    宝贝后妈很给力科学家们推测土星环可能相当年轻宝贝后妈很给力

      土星环是太阳系最吸引眼球的物体之一。但是你知道吗,它们存在的历史其实并不久。一项新研究发现,土星美丽的星环可能很年轻,年轻到恐龙抬头望去,或许都只能看到一个平平无奇、麦秆色的土星,周围只有一个星环,那个星环当时还很巨大。

      “即便用肉眼看去,那时的土星也与金星一样亮,而且呈现很显著的椭圆形。”搜寻地外文明研究所的Matija Cuk说,“如果恐龙拥有与鸟一样的视力,它们肯定能看到土星环。不过,估计它们并不在乎。”

      幸运的是,人类出现的时间刚刚好,恰好能看到壮美的星环。据美国宇航局卡西尼号探测器传回的新数据,土星环的年龄可能只有一亿至两亿年,因此,哺乳动物是唯一一个在土星环出现之后才形成的生物类别。鱼类、爬行动物、鸟类和植物,都早就出现了。

      卡西尼号探测器最后的观测结果显示,土星环的年龄,与45亿年前形成的土星相差甚远。卡西尼号团队在12月份的美国地球物理联合会年会上展示了初步的研究成果。

      美国宇航局的Jeff Cuzzi称:“原来我们的太阳系如此有活力,真是有趣。大多数科学家总是假定我们在宇宙中所观测到的东西都是永恒的、亘古不变的。”

      锻造“星环”

      大约400年前,伽利略用望远镜首次看到了土星环,而它在我们临近的太空中,可谓十分独特。木星、天王星和海王星等巨行星周围的星环,都更为暗淡,而且不规则,在土星明亮而又华丽的星环面前相形见绌。

      不过,自从20世纪80年代,旅行者号探测器飞掠土星之后,科学家们就开始怀疑,到底土星标志性的星环是否是原生性的,即是否与太阳系一同诞生的?

      “问题来了,这些星环到底是老还是年轻?”喷气推进实验室的Bonnie BURatti不禁问道,“我们大多数人都认为,是一场碰撞造就了星环,但是,这场碰撞到底是发生在很久以前还是不久以前?”

      这张标志性的土星星环照片,由卡西尼号探测器的相机拍摄。供图:NASA, JPL-CALTECH, SPACE SCIENCE INSTITUTE

      旅行者号探测器发回的数据显示,土星环并不很重,暗示其还很年轻。土星环的质量,仅占小卫星土卫一质量的几分之一,因此,其质量不足以将外太阳系飘浮的暗黑尘埃吸收进来,不应该在数十亿年里都一直保持如此亮丽。此外,绕着星环外围公转的几颗卫星,远离土星的速度也太快了,不应该是在土星诞生之日就存在的。

      但是,谁也说不清楚到底如此年轻的土星环系统是怎么形成的。另一方面,形成原始的星环则相对容易:当初,太阳系周围的行星物质像台球一样四处乱窜,偶尔相互撞击;而土星周围发生的撞击一定很多,多到足以形成原始的土星环。

      “所有的灾难性事件都是最初发生的。”Cuzzi说道。

      不过,随着太阳系年龄增长,万物都沉寂下来。时至今日,在土星这样的轨道上,已经很难找到一颗大到可以能俘获星环的彗星或小行星了。

      时机问题

      卡西尼号探测器盛大谢幕后,科学家们开始研究其数据,这一谜题又变得愈加扑朔迷离了。

      在探索土星的最后阶段,卡西尼号探测器勇敢地进行了几轮公转。在土星与土星环之间飞过时,卡西尼号仔细地测量了土星和土星环的引力,并用来测定土星环的质量。其数据再次显示,土星环的质量相当小,约为土卫一质量的40%。但是,也有一个难点:当卡西尼号探测器试图窥探土星的内部时,它发现了一个重力异常,研究团队无法完全确定星环的准确质量。

      “土星内部存在非常奇怪的东西,似乎还没有谁能搞得懂。”Cuzzi说道。

      然而,即便土星环的质量尚且无法确定,Cuzzi及其他人也都认为,即使在太阳系形成初期,它的质量也不可能相当于5到10个土卫一。

      但是,质量并非衡量星环年龄的唯一指标。卡西尼号探索土星的13年间,发现了坠入土星系统的尘埃粒子,比科学家们30年前估测的要多很多。该探测器还探明,大多数这些尘埃微粒都来自于海王星轨道以外的、暗黑而又冰冷的天体。简而言之,土星系统一直在遭受外来暗黑尘埃的“污染”。

      如此一来,古老的星环就更不可能保持光亮了,因为,简单地说,星环越老,就应该会越暗。因此,科学家只要能测出卡西尼号捕捉到了多少这些暗黑的尘埃微粒,就能测定星环的年龄。最终,科学家用这个方法测定出土星环的年龄介于一亿年和两亿年之间。

      科罗拉多大学波德分校的Larry Esposito是原生星环理论的坚定支持者。他认为:“古老的星环其实已经死去。我无法用模型模拟出过去两亿年里星环的诞生过程,因为可能性太低了,所以,我们真的太幸运了!”

      但是,并非所有人都对此结论表示信服。Buratti称,我们其实不知道土星附近有多少东西在飞;不明确这一点,就很难估测最近一次灾难性的碰撞发生在什么时间。

      她说:“我并不认为这是一个简单的事。我仍然对此存疑。”

      美国西南研究院的Julien Salmon所构建的模型表明,当前的星环质量并不一定就能反映出最初的星环质量。他同样也不认同暗黑的污染物质会简单地聚集在冰冻的星环粒子上。

      他说:“在我们给星环年龄下定论之前,需要弄清楚很多东西。”

      戴上星环

      事实上,如果土星真的在相对较近的时间内才拥有星环,那就很难解释其成因,因为,似乎没有什么较大的彗星或小行星能与土星发生撞击。

      这一点正是MatijaCuk及其同事们着手研究的地方。他们提出,假如土星并不是吸收外来物质,而是吞噬了自己的一颗卫星呢?

      据Cuk的模型描述,土星及其众多冰冻卫星已经围绕太阳运转了几十亿年,相安无事,直至一亿年前的某天,太阳的引力推了一把土星某颗内侧的卫星。Cuk的模型显示,在土星轨道的某个点上,那些冰冻卫星会受到太阳的扰动。太阳这下子找到了乐子,推一把卫星,卫星就撞上了土星,土星的冰冻外壳也随之破裂。

      Cuk说:“卫星被完全撞碎了也有可能。”

      卫星撞碎的后果十分壮观,可能给土星戴上了巨大的星环,其大小和亮度可能是我们现在看到的10倍。

      

    宝贝后妈很给力科学家们推测土星环可能相当年轻宝贝后妈很给力 时尚新闻 第1张


      Cuk的卫星撞击理论的一个推论是,土卫五以内的所有卫星都很年轻;它们都是土星沉寂下来之后,又重新拼凑形成的。土卫五轨道之外的土卫六和土卫八则比较古老。由此看来,能喷射间歇泉的土卫二可能相当年轻,甚至可能太过于年轻,其海洋中还不足以孕育出生命来。

      还有一个难题是,土卫六、土卫五、土卫四、土卫一等卫星表面遍布着复杂的撞击坑地貌,似乎相当古老。

      Buratti说:“我认为,所有这些地貌都不可能是在过去两亿年中形成的。这些地表看起来十分古老。”

      无论星环多么古老或多么年轻,可以肯定的是,在可见的未来,它们哪都不会去。换言之,人类真的相当幸运,能在恰好的时机,进化出可以制造望远镜的大脑,恰好看到这些美丽的星环。   那么,再过一亿年,土星环会消失吗?“答案是不会,”Cuzzi说,“眼下,它们很稳定,足以维持相当长一段时间。只不过,它们会变得越来越黯淡。”


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