土星本沒有環!1億年前彗星被引力捕獲,碾碎後形成美麗的土星環

2020-12-03 茶馬星球視野

美麗的土星環是太陽系的奇蹟之一,任何一個通過望遠鏡看到它們的人都無不驚嘆。然而卻有一個一直在困擾著科學家的問題:土星環究竟有多古老?

幾十年來科學界分為兩個陣營,有人認為土星環系統是在46億年前形成的,那時候太陽系正在太陽誕生時巨大力量產生的滾滾塵埃中形成。另外一種說法是,這些環是一個相對年輕的特徵,他們形成於1億年前恐龍在地球上行走的時候。

最新的研究支持了土星環起源於恐龍年代的說法。根據目前的模型,行星環質量越大,它們就越古老,反之亦然。新的研究表明,這些環的質量沒有科學家們想像的那麼大,這意味著它們也更年輕。研究人員表示,根據他們對土星環質量的新估算,結合以前的研究,表明這些環有1000萬年到1億年的歷史。

本周四發表在《科學》雜誌上的一項最新研究,回答了一個想要了解土星環年齡的的基本前提,那就是這些令人驚嘆的光環中究竟有多少物質? 從上世紀70年代末到80年代初的「旅行者」雙星探測器開始,幾十年來對土星環質量的估計一直存在很大差異。即使是位於土星軌道內的卡西尼號,也是在其壽命即將結束前才傳回了準確的測量數據。

科學家必須得感謝卡西尼號,之前的觀察只能把土星和土星環的質量加在一起,而沒有辦法把它們分開。卡西尼號得以讓科學家首次計算出單獨的土星環的質量。在卡西尼號的最後的行動中,它在土星環中進出。這艘宇宙飛船被土星環的引力力以及從地球大氣層深處散發的強風所推擠。

科學家利用這些效應影響所導致的速度變化、微波信號變化,可以推算出土星及其周圍引力場強度,進而計算出光環的質量。他們計算出它的質量大約是15 quintillion千克,大約相當於地球衛星月亮質量的兩千分之一,土衛一Mimas質量的40%。換句話說,土星環的質量大約是整個南極冰架的一半,覆蓋的面積是地球的80倍。

NASA噴氣推進實驗室的行星科學家邦尼·布拉蒂表示,這是對土星環最精確的測量,雖然誤差幅度相當大,大約有25%到30%的不確定性,但它比科學家以前得到的任何數據都要準確得多。於是科學家家進而得出了一個結論,土星環可能形成於恐龍年代。

大多數科學家現在一致認為土星環並不是與土星一起形成的。這就引出了另一個尚未解決的問題: 土星環從何而來? 之前一個流行的觀點是:年輕的太陽系是一團混亂的飛行碎片,土星有可能將捕獲了其中一些碎片,然後持久在土星的的軌道上運行。

科學家現在懷疑土星環是宇宙闖入者的碎片。月亮、彗星或小行星,它們一定離土星太近了。一股引力將其拉向土星,另一股引力將其抽離,在兩股引力的夾擊下,該物體被碾壓稱成碎片。隨著時間的推移,這些碎片逐漸平展形成了一個精緻的圓盤。美國宇航局戈達德太空飛行中心研究土星系統的科學家詹姆斯·奧多諾霍對此場景形容說:它就像一個遍布在土星上空的墓地。

為了真正探測土星環的起源,科學家們未來可以使用另一個卡西尼號太空飛行器,因為土星環是一個巨大的物體,可以派一臺探測器去土星環上抓取巖石,研究它的內部結構。現在我們看到的可能是最新的土星環,也許還有一些更古老的土星環,隨著時間已經慢慢消失了。

之前有研究說,土星的標誌性光環可能在3億年內消失,事實上木星、天王星和海王星,它們都有自己非常薄的光環。更有趣也可怕的是,這樣的環也可能發生在地球上,一顆彗星能夠在地球上空形成光環。但我們可能看不到它們的存在,因為它們的出現對地球上的生命可能意味著災難性的滅亡。

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  • 土星年齡46億年,而土星環僅誕生1億年?科學界仍有爭議
    卡西號帶著科學家的希望進行探索,目的是發現土星未曾發現的秘密,並且拍攝土星更清晰的畫面。以前,行星科學家們認為土星環和太陽系一樣古老,都有著大約有45億年的歷史。但是隱藏在土星環深處的宇宙線索使得一些卡西尼號的科學家對這個數字進行了大規模的修正。他們在發表在《科學》雜誌上的一篇論文中稱,這些土星環的年齡並不像太陽系那麼大。它們出現在距今不到1億年前,那時恐龍還在地球上遊蕩。
  • 為什麼土星會有環,它的環是如何形成的呢?
    你有沒有想過土星的環是怎麼來的,或者說它們是如何形成的呢?這個問題不是很好回答,因為沒有人確切地知道土星環是如何形成的,但卻有一些理論試圖解釋土星環到底從何而來,以及它們的形成過程。另一種推測則說土星環的形成是由於碎片、宇宙塵埃、彗星和小行星運行到土星附近時,土星巨大的引力將這些物體拉向自己,並把它們鎖定在圍繞自己的旋轉軌道上。與衛星說類似,被鎖定在軌道上的彗星和小行星可能受到土星引力以及其他碎片的影響。碎片也可能互相撞擊,裂成更小的碎片。隨著時間的推移,碎石碎片逐漸扁平化,變成現在我們看到的環狀結構。
  • 土星環形成並非易事,土星「戒指」的年齡指標有哪些?
    當然,還有另一種可能,那就是一個闖入土星衛星之一的交織對象,從飛濺的粉碎月亮形成了環。雖然這些推論看似簡單,但每一種定製方案都是有其特殊要求的。經過科學調查發現,雖然這些都是很不錯的想法,但在太陽系的周圍有多少彗星飛行、而你又沒有足夠的條件讓這樣的情況發生。至少在過去的幾億年裡,發生這種設定的可能性只有百分之幾。
  • 土星有著數十億年的歷史 而土星環卻誕生在1億年前
    土星是銀河系中最古老的行星之一,在45億年前太陽系誕生後不久就存在了,雖然土星是標誌性的,但科學家說,它們實際上是相對較新的行星。由美國宇航局的卡西尼號空間探測器提供的數據,土星環是在1億年前才形成的,該探測器現在已經自毀並中止了飛行任務。
  • 土星有著數十億年的歷史 而土星環卻誕生在1億年前
    土星是銀河系中最古老的行星之一,在45億年前太陽系誕生後不久就存在了,雖然土星是標誌性的,但科學家說,它們實際上是相對較新的行星。由美國宇航局的卡西尼號空間探測器提供的數據,土星環是在1億年前才形成的,該探測器現在已經自毀並中止了飛行任務。
  • 土星周圍有漂亮的土星環,它是怎麼形成的呢?
    土星環是太陽系裡最為壯觀漂亮景色之一。1610年,伽利略成為第一個看到土星環的人,他說從望遠鏡裡看到土星像是生了一對耳朵。1655年荷蘭天文學家使用更為高級的天文天文望遠鏡,再次證實也觀察到了土星環,他發現土星的耳朵其實是圍繞土星的漂亮的環系統。
  • 美麗的土星環究竟是什麼?
    土星是太陽系中一顆美麗的行星,而土星環則是土星上最突出明顯的特徵,使得土星更加美麗,不禁感嘆宇宙的鬼斧神工。土星環是一些大小不同的冰塊和雪球組成,當然還有其他物質。當然,在地球上,用肉眼是無法看到土星環的,必須要用望遠鏡,最早發現土星環的是天文學家惠更斯。
  • 宏偉壯觀的土星環正在消失,土星或迎來大變化
    科學家介紹說,是由於太陽風的輻射和太空隕石的撞擊,才形成了碎石和冰塊,此後被土星的磁場捕獲,在土星引力的作用下,漸漸地在土星周圍形成了成百上千條大小不一的圓環,共同圍繞著土星進行運動。科學家通過探測器發現,土星環正在向土星表面不斷的注入數量驚人的冰,這樣很多由冰塊組成的圓環消失了,土星環看起來也消失了許多。
  • 為什麼神秘的土星環一直在變化?
    然而這些穿越回到過去的人並不一定能見到土星環,這些環到底是46億年前太陽系誕生時就存在的呢,還是後來才出現的?抑或是希克蘇魯伯小行星撞擊地球使恐龍滅絕之後才出現的?土星各個環的寬度在幾百公裡到幾千公裡之間,厚度在幾米到數十米之間,99.8%是由大小不等的冰塊組成,總質量約有16千萬億噸,比月球質量的0.02%還要小(也比土衛一質量的一半要小)。這使科學家推測土星環有可能是土星的一個衛星解體之後形成的,或者土星捕獲了一顆靠近的彗星,然後彗星解體形成了環。
  • 為什麼地球沒有像土星那樣漂亮的環?
    許多天文愛好者看過土星的照片,都對它那美麗的土星環所吸引,的確這個完美的環讓土星變得高雅和獨特了許多。但其實我們首先要弄明白關於土星環的幾個事實。第一,我們在地球上是無法看到土星環的。土星環是人類派出了探測衛星後才知道了它的存在;第二,除了土星,木星、天王星和海王星也有環,只是後面三個行星的環相對比較暗淡,而土星環看起來明亮許多,因為它99%都是由冰塊構成;第三,土星環實際上並不是一個薄薄的平面,而是一個有「厚度」的區域,只是我們離得太遠,看起來好像薄如紙片;在了解了上面三個事實之後,我們再總結一下太陽系八大行星裡有環的和沒環的,有什麼區別
  • 受到行星引力作用的土星光環,為什麼不會墜入土星大氣層?
    眾所周知,在我們太陽系中擁有環結構的行星並不只有土星一顆,比如,我們熟知的海王星和天王星,同樣也存在著相對較微弱的環結構。複雜的土星環在環環相套之後,形成了一圈又一圈的螺旋紋路,但卻沒有墜入土星大氣層。那麼,土星的環結構到底是怎麼來的,難道它可以將行星的引力排除在外嗎?
  • 土星美麗的光環是什麼?
    早在17世紀,天文學家用天文望遠鏡觀測土星時,就發現土星周圍有著一圈明亮美麗的光環,那麼如此亮麗的環究竟是什麼呢?直到1856年,英國天文科學家麥克斯韋指出,土星的光環是無數個小天體在土星赤道面上繞土星旋轉的物質系統。 20世紀由於天文探測水平的大大提高,人類開始向地球之外的星球發射各種太空探測器。而土星探測器傳回的清晰照片證實了麥克斯韋的理論。天文 科學家們發現,構成光環的物質其實是不計其數的碎冰塊,巖石塊,塵埃顆粒等。它們排列成一系列的圓圈,繞著土星旋轉,這道光環中最亮的三個被稱為主環。
  • 土星環正在消失,卻發現大量修補土星環的外星飛船
    土星在太陽系中堪稱最美的星球,都是因為它有著美麗的光環,但是根據2018年美國NASA的調查顯示,土星正在緩慢的侵蝕土星環,而在科學家也曾意外的發現土星環上有大量的外星飛船,而很多人猜測著很可能就是外星人修補土星的證據,
  • 美麗的土星環到底是什麼?
    在土星大氣層中看到的黃色和金色的東西,是高層大氣中超高速風的結果,其赤道周圍的風速可達1,800公裡/小時,同時還有來自內部的熱量。土星每10.5小時旋轉一次。行星的高速旋轉導致土星在赤道處膨脹並在其極點處變平。伽利略是第一個看到土星環的人,儘管從他的望遠鏡看,土星環看起來更像是手柄或手臂。
  • 美麗的土星光環真的會消失?科學家有了新的證據!
    土星美麗的光環可能是天文史上最有辨識度的存在之一,但不一定永遠都是如此。2018年,行星科學家們發現,土星光環消失的速度比預想的要快很多。實際上,一些科學家甚至說這是「最壞的情況。」現在,先別顧著傷心,我們要記住這是天文學的常態。就土星的情況來說,光環消失的速度更快就意味著光環可能還會存在大概幾億年的時間。
  • 十幾億千米外,卡西尼號用最後的「生命」解開了土星環的未知秘密
    土星環看起來很薄,其實呢,它確實也很薄,最厚的地方不過1千米,最薄的地方甚至只有幾米。土星環很早就誕生了,科學家認為土星環的誕生可以追溯到太陽系誕生時期,但是最近研究發現,土星環可能並不是那麼老,科學家們發現土星環很可能在1億年前左右才形成。科學家們如何知道土星環年齡的呢?
  • 土星的土星環是如何形成的?為何能做到如此的天然美
    在太陽系的八大行星裡,木星是體積最大的行星,而土星則僅次於木星。很多看過土星圖片的人都會覺得土星是一個美麗的星球,因為土星的外圍有一圈美麗的、明亮的行星環。然而,在我們人類的母星——地球上則沒有像土星那樣美麗的行星環,同樣是太陽系裡的八大行星之一,為何土星擁有那麼美麗的土星環,而地球卻沒有呢?很多人看到土星有土星環的樣子,都是通過衛星拍攝到的,在地球本身,我們是無法直接觀測到土星環的。
  • 土星環有多少年的歷史?爭論還在繼續
    土星環從一個尖端到另一個尖端綿延近30萬公裡,包含無數大小不等的冰粒子,從「微小的」到「可移動的家」。但它們不僅僅是裝飾,還是行星科學中最經久不衰的謎題之一。簡而言之,專家們無法就這些光環是如何形成的,甚至它們的年齡達成一致。土星的光環是太陽系的原始特徵嗎?大約45億年前,混沌和碰撞塑造了我們今天所看到的大部分東西,而土星的手鐲正是在那時出現的。
  • 為什麼土星有行星環,而地球卻沒有?原來它被月亮「吃掉」了
    土星環結構複雜,姿態萬千,其光環一環套一環,所有的環都是由大小不一的細碎顆粒組成的。顆粒的大小差距也很明顯,大的能夠達到幾十米,小的可能就幾釐米,甚至更小,它們的外圍還包裹著一層冰殼,在太陽光的照射下閃亮閃亮的,非常美麗。
  • 土星的這個「草帽」 居然藏著行星形成的秘密
    ,看上去像是一頂紋飾精美的「草帽」,它就是土星,美麗的「帽沿」便是大名鼎鼎的土星環。  燃料耗盡前,「卡西尼」號在土星和土星環之間進行了22次俯衝,以進入土星的重力場。在那裡,它可以感受到土星和環的引力。一旦科學家知道引力對「卡西尼」號的影響有多大,他們就能確定土星以及環的質量。  通過分析「卡西尼」號傳回的數據,科學家對土星環的質量有了新的認知。多年來,科學家一直傾向於相信土星主環B環的質量很大,甚至大過土衛一。