NASA认为土星的星环很年轻 可能会在几亿年内消失

NASA认为土星的星环很年轻可能会在几亿年内消失这是卡西尼号在2010年1月2日从围绕土星的轨道上看到的。在这张图片中，土星夜间一侧的星环被大幅提亮，以更清楚地显示其特征。在白天，星环被直接的阳光和土星云顶的反射光照亮。这个自然色的视图是由卡西尼号航天器的窄角相机在离土星大约140万英里（230万公里）的地方用可见光拍摄的图像合成的。卡西尼号航天器于2017年9月15日结束其任务。资料来源：ASA/JPL-Caltech/空间科学研究所虽然没有人能够看到没有星环的土星，但在恐龙时代，这颗行星可能还没有获得其标志性的配件，同时，未来的地球居民可能再次知道一个没有星环的世界。位于加州硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心的科学家们最近进行了三项研究，考察了美国宇航局卡西尼号任务的数据，并提供了土星环既年轻又短暂的证据--当然，这是从天文学角度来计算。新的研究着眼于星环的质量，它们的"纯度"，进入的碎片增加的速度，以及这如何影响到星环随时间变化的方式。把这些因素放在一起，人们就可以更好地了解它们已经存在了多长时间，以及它们还剩下多少时间。尽管四颗巨行星都有星环系统，但土星的星环是迄今为止最庞大和最令人印象深刻的。科学家们正试图通过研究环是如何形成的以及它们是如何随时间演变的来了解原因。美国宇航局的研究人员和他们的合作伙伴最近的三项研究提供了证据，表明土星环是土星上最近增加的，它们可能只持续几亿年。资料来源：NASA/JPL-Caltech/空间科学研究所这些星环几乎完全是纯冰。它们的质量中只有不到百分之几是来自微流星体的非冰"污染"，例如比沙粒小的小行星碎片。这些碎片不断地与星环颗粒相撞，并为环绕行星的物质提供了碎片。星环的年龄一直难以确定，因为科学家还没有对这种轰击进行量化，以计算它必须持续多久。现在，三项新研究中的一项[1]对非冰雪物质的总到达率有了更好的概念，因此，自星环形成以来，它应该"污染"了多少。这项由科罗拉多大学博尔德分校领导的研究还表明，微流星体进入的速度并不像科学家们想象的那样快，这意味着土星的引力可以更有效地将这些物质拉入星环。这些证据加在一起，说明星环暴露在这种宇宙冰雹中的时间不可能超过几亿年--这只是土星和太阳系46亿年年龄中的一小部分。支持这一结论的是由印第安纳大学领导的第二篇论文[2]，它从不同的角度探讨了微小的太空岩石对星环的持续打击。该研究的作者们发现了两件在研究中基本被忽视的事情。具体来说，他们正在研究支配星环长期演变的物理学，并发现两个重要因素是微流星体的轰击和这些碰撞产生的碎片在星环内的分布方式。考虑到这些因素，环可能在短短几亿年内就达到了目前的质量。这些结果还表明，由于它们如此年轻，它们很可能是在土星系统内不稳定的引力摧毁其一些冰冷的卫星时形成的。"土星标志性的主环可能是我们太阳系最近的一个特征，这一观点一直存在争议，"埃姆斯的研究员、最近一篇论文的共同作者JeffCuzzi说，"但是我们的新结果完成了卡西尼号测量的三部曲，使得这一发现难以避免。"Cuzzi还担任了卡西尼任务中负责土星环的跨学科科学家。那么，土星在采用其目前的外观之前可能已经存在了40多亿年。但是，它还能指望拥有我们今天所知的美丽星环多久呢？卡西尼号任务发现，随着最内部区域的物质落入行星，星环的质量正在迅速流失。第三篇论文也是由印第安纳大学领导的，首次量化了星环物质向这个方向漂移的速度--流星体再次扮演了一个角色。它们与现有的星环颗粒的碰撞，以及由此产生的碎片被向外抛出的方式，共同形成了一种传送带式的运动，将星环物质带向土星。通过计算所有这些推搡的颗粒对于它们最终消失在行星中意味着什么，研究人员得出了一些关于土星的艰难消息：它可能在未来几亿年内失去它的环。"这些结果告诉我们，所有这些外来碎片的不断轰击不仅污染了行星环，它还应该随着时间的推移使它们变小，"埃姆斯的研究员和所有三项研究的共同作者保罗-埃斯特拉达说。"也许天王星和海王星的小而暗的星环就是这一过程的结果。那么，土星的星环相对厚重和冰冷，是它们年轻的标志。"年轻的星环，但又是相对短命的。不过，人类不必为它们的最终消亡感到悲哀，而是可以为自己是一个出生在土星被打扮得漂漂亮亮的时代的物种而感到庆幸，这是一个供我们观赏和研究的行星时尚标志。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1361563.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1361563.htm

研究：土星环比土星年轻约40亿年

研究：土星环比土星年轻约40亿年美国一项研究显示，土星环可能只有不到四亿年的历史，与诞生已45亿年的土星相比，“年轻”了至少约40亿年。新华社星期天（5月14日）报道，美国科罗拉多大学等机构的科研人员说，他们分析了“卡西尼”探测器于2004年至2017年间，在土星环外围区域捕捉到的163粒宇宙尘埃，通过它们的运动状况计算尘埃在土星环中沉积的速度，推断出土星环年龄为一亿年到四亿年。相关论文于星期五（12日）发表在新一期美国《科学进展》杂志上。学术界传统看法是土星环与土星同时诞生，近年来有新理论认为土星环较为年轻，这项研究为后者提供了佐证。研究人员说，土星环主要由水冰颗粒构成，其他固态杂质的体积占比不到2%，如果土星环已经诞生几十亿年，它不应该如此“干净”。目前人们尚不清楚土星环是怎样诞生的。近年来的观测显示，土星环正在不断被侵蚀，可能会在一亿年内完全消失。2018年年末，美国航天局一项新研究显示，土星正在“吃掉”环绕运行的土星环，通过引力将这些颗粒吸入上层大气，称这一作用或让土星环在三亿年后消失。土星环主要由大小从微米到米不等的水冰颗粒组成，颗粒的轨道速度本来与土星引力维持在平衡状态，但来自太阳的紫外光或宇宙流星尘轰击导致的等离子云大幅改变了这种平衡，让颗粒掉落下去。

研究称一颗消失已久的卫星可能是土星环的真正起源

研究称一颗消失已久的卫星可能是土星环的真正起源据BGR报道，土星是我们太阳系中最令人惊叹的行星之一。它美丽的星环使它从几乎所有其他以我们的空间区域为家的行星中脱颖而出。长期以来，这种美丽和这些星环对天文学家来说几乎是神秘的。而对许多人来说，这些星环也一直是个谜。但是现在，新的研究可能最终弄清了土星环的起源：一颗消失已久的卫星。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1317287.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1317287.htm

研究：土星的星环和倾斜可能是一个古老的、失踪的月亮的产物

研究：土星的星环和倾斜可能是一个古老的、失踪的月亮的产物一项新研究显示，一次“擦肩而过”可能将土星的卫星打成碎片，进而最终形成了土星环。土星环围绕着该行星的赤道旋转，是该行星倾斜旋转的一个明显指标。这个带状的气体庞然大物以26.7度的角度旋转，相对于它绕太阳运行的平面。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1320679.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1320679.htm

哈勃太空望远镜发现土星环在加热其大气层

哈勃太空望远镜发现土星环在加热其大气层土星庞大的环形系统正在加热这颗巨行星的高层大气。这种现象以前在太阳系中从未见过。这是土星和它的环之间意想不到的互动，有可能为预测其他恒星周围的行星是否也有类似土星环系统的辉煌提供工具。显著的证据是过量的紫外线辐射，被视为土星大气中热氢的光谱线。辐射的颠簸意味着有东西从外部污染并加热了上层大气。最可行的解释是，冰环粒子雨点般地落在土星的大气层上导致了这种加热。这可能是由于微陨石的撞击、太阳风粒子轰击、太阳紫外线辐射或电磁力拾起带电的尘埃。所有这些都是在土星引力场的影响下发生的，土星的引力场将粒子拉入行星。当美国宇航局的"卡西尼"号探测器在2017年任务结束时坠入土星的大气层时，它测量了大气层的成分，并证实许多颗粒正从星环中落入。"虽然星环的缓慢解体是众所周知的，但它对行星的原子氢的影响是一个惊喜。从卡西尼号探测器上，我们已经知道了星环的影响。然而，我们对原子氢含量一无所知。"巴黎天体物理研究所和亚利桑那大学月球与行星实验室的LotfiBen-Jaffel说，他是3月30日发表在《行星科学》杂志上的一篇论文的作者。这是一张显示土星Lyman-alpha隆起的合成图像，是1980年至2017年期间美国宇航局的三个不同任务，即旅行者1号、卡西尼号和哈勃太空望远镜合力探测到的。2017年北半球土星夏季期间获得的哈勃近紫外图像被用来作为参考，勾勒出该行星的莱曼-阿尔法发射。星环看起来比行星本体暗得多，因为它们反射的紫外线要少得多。在星环和黑暗的赤道地区上方，莱曼-阿尔法凸起显示为一个延伸的（30度）纬度带，比周围地区要亮30%。南半球的一小部分出现在星环和赤道地区之间，但它比北半球更暗。在隆起区以北（图像的右上部分），圆盘的亮度随着纬度的变化逐渐下降，朝向明亮的极光区，这里显示的是作为参考的极光区（不按比例）。极光区内的一个黑点代表了行星自旋轴的足迹。据认为，冰环粒子在特定纬度上的雨点和季节性影响造成了大气的加热，使上层大气中的氢气在隆起区反射更多的太阳光。天文学家对环和上层大气之间这种意想不到的相互作用进行了深入研究，以确定新的诊断工具，估计遥远的系外行星是否有类似土星的扩展环系统。资料来源：NASA，ESA，LotfiBen-Jaffel(IAP&LPL)"一切都由环状粒子在特定纬度层叠进入大气层所驱动。它们改变了上层大气，改变了成分，"Ben-Jaffel说。"然后你也有与大气气体的碰撞过程，这些气体可能正在加热特定高度的大气。"Ben-Jaffel的结论需要将四次研究土星的太空任务的紫外光（UV）观测档案拉到一起。这包括美国宇航局的两个旅行者探测器的观测数据，它们在20世纪80年代飞过土星并测量了紫外线水平。当时，天文学家们将这些测量结果视为探测器的噪音。2004年抵达土星的卡西尼号任务也收集了大气层的紫外线数据（历时数年）。额外的数据来自哈勃和国际紫外线探测器，该探测器于1978年发射，是美国宇航局、欧空局（欧洲航天局）和英国科学与工程研究委员会的一项国际合作。但挥之不去的问题是，所有的数据是否可能是虚幻的，或者反映了土星上的一个真实现象。Ben-Jaffel决定使用哈勃太空望远镜成像光谱仪（STIS）的测量结果，这是拼凑拼图的关键所在。它对土星的精确观测被用来校准来自所有其他四个观测土星的太空任务的紫外线数据档案。他将STIS对土星的紫外线观测结果与多个太空任务和仪器的光线分布进行了比较。"当一切都被校准后，我们清楚地看到，光谱在所有任务中都是一致的。这是有可能的，因为我们有相同的参考点，来自哈勃，关于几十年来测量的大气层的能量转移率，"Ben-Jaffel说。"这对我来说真的是一个惊喜。我只是把不同的光分布数据绘制在一起，然后意识到它是一样的。""四十年的紫外线数据涵盖了多个太阳周期，帮助天文学家研究太阳对土星的季节性影响。通过将所有不同的数据汇集在一起并进行校准，Ben-Jaffel发现，紫外线辐射的水平没有区别。"他说："在任何时候，在地球上的任何位置，我们都可以跟踪辐射的紫外线水平。这指出来自土星环的稳定的"冰雨"是最好的解释。""我们只是处于这种环状表征对行星上部大气的影响的开始。我们最终希望有一个全球性的方法，产生一个关于遥远世界的大气层的真正特征。这项研究的目标之一是看我们如何能够将其应用于围绕其他恒星运行的行星。称之为寻找'外环'。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1352437.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1352437.htm

土星环可能是两颗卫星相撞的残余物

土星环可能是两颗卫星相撞的残余物最近发表的一项研究表明，土星环是在几亿年前两颗冰卫星相撞后形成的。其他证据表明，土星的轨道尘埃和一些卫星并不是与土星和太阳系的其他部分同时出现的。高分辨率平滑粒子流体力学模拟（下图动画）支持这样一种可能性，即在不到十亿年前，两颗类似于狄奥和雷亚的冰卫星相互撞击。所产生的大部分碎片都沉降在土星的罗切极限内--超过这个点，重力就会把任何类似卫星的质量磨成一个环。此外，漂移在罗切极限之外的碎片也可能凝聚成土星目前的卫星系统。2017年结束的卡西尼号任务对土星及其卫星的观测加强了这一理论，有证据表明土星环和卫星非常年轻。土星环不断接收来自微流星体轰击的外来物质。然而，从积累的数量来看，这种活动比土星和太阳系其他大部分行星在45亿年前形成的时间还要晚。此外，星环的质量正在不断下降，最终会随着颗粒漂移到气体巨行星的大气层中而消失。目前的损失速度表明，它不可能存在超过几亿年。此外，卫星的潮汐特性和瑞亚的轨道倾角表明，它们是最近才形成目前的形态的。新发现与之前关于土星环和卫星的理论相冲突，之前的理论认为土星环和卫星与太阳系其他部分一样古老。较早的模型提出，早期的卫星或彗星可能是在38亿至41亿年前太阳系混乱的早期发生碰撞或分裂的，当时剧烈的撞击更为常见。另一种最新的形成假说认为，在大约一亿年前，在土卫六和木卫二之间运行的一颗木卫二大小的卫星落入了土星的罗切极限，但这还需要更多的测量。关于土星卫星的另一个有趣发现是，根据最近多个任务的数据分析，它们正在加热土星的大气层。这一证据可以帮助天文学家找到太阳系外的环状行星。对"卡西尼号"数据的进一步分析表明，土星卫星"恩克拉多斯"含有生命所需的全部六种成分。这项研究标志着科学家首次在地球之外探测到磷。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387727.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387727.htm