土星环之谜
在太阳系的所有行星中,就重量和大小而言,土星仅次于木星。与土星相比,地球极其微小,745个地球加起来就是一个土星。然而土星只是一个弱小的“胖子”。它的平均密度只有0.7g/cm,小于水的密度。如果把所有的星星都扔进水里,那么像球一样漂浮的一定是土星。但是土星有一个奇特的景观,那就是美丽的光环。这个光环像一条明亮的项链一样挂在土星的脖子上。1979年,“先锋11号”探测器飞越土星空,发现土星环像一个“致密记录”,由大小不同的小石块和冰块组成,排列密集,一起围绕土星旋转。从地球上看,土星环的形状总是在变化,甚至可能在几年后“消失”。这是怎么回事?
土星的环结构是如何形成的
土星环是太阳系行星中最突出、最明显的行星环之一。环中有数不清的小粒子,大小从微米到米不等,轨道以星团的形式围绕土星运行。环中的粒子主要由水冰、一些灰尘和其他化学物质组成。
虽然环的反射可以增加土星的亮度,但肉眼无法从地球上看到环。1610年,当望远镜第一次指向天空空时,伽利略没能看清土星环的性质,但他成为了第一个观察土星环的人。1655年,惠更斯成为第一个将环描述为围绕土星的圆盘的人。虽然很多人认为土星的环是由很多微小的环堆积而成,但也有几个真正的空缺口。更正确的想法是,这些环是密度和亮度都有极值的同心圆盘。在团簇的尺度上,环之间有很多空孔。
根据罗宾的计算机模型,土星在足够长的距离剥离了这颗巨大卫星的冰层,这些冰物质被困在一个环形结构中。土星最初的环结构大约是今天环结构的10-100倍。随着时间的推移,环形结构外层的冰与土星的微小卫星融合在一起。因此无名巨行星与氢层的碰撞产生了壮观的环状结构,孕育了新的卫星。
罗宾说:“这个理论将有助于解释泰坦的形成。这颗奇特的内部卫星无法适应其他卫星形成理论。”土星有62颗卫星,其中53颗已经命名。不久前,NASA卡西尼探测器在定期勘测中发现了一颗新卫星。罗宾说:“这个理论不能解释太阳系其他卫星的环状结构的形成原理,比如木星、海王星、天王星,它们的环状结构可能以不同的方式形成。”
为什么土星有一个美丽的光环
目前的解释也来自科学家的猜测,但这些猜测并非空穴来风。一般认为土星的光环可以分为几个不同的部分,最亮最宽的是A环和B环,较暗的是C环光环的各个部分之间有明显的裂缝。最大的裂缝是位于A环和B环之间的卡西尼裂缝,它是由乔凡尼·卡西尼在1657年发现的,而A环中的科恩裂缝是由约翰制造的
通过飞船探测,人们还发现宽晕其实是由许多窄环组成的。目前,土星环形成的原因可能来自一颗卫星。土星引力产生的潮汐力可以瓦解一颗进入其引力范围的卫星甚至行星。这种潮汐力可以阻止破碎的物质结合成新的天体,这些破碎的物质逐渐演化成土星周围的光环。
近年来,天文学家发现土星环主要由冰组成。因此,它很可能是一颗“冰壳卫星”与土星周围物质碰撞的结果。死星的其他部分因为重量大而落入土星大气层,还有一种说法是土星环是太阳系早期演化遗留下来的一些原始物质。因为他们在罗氏极限内绕土星运行,无法整合卫星,最终形成了我们今天看到的光环。
结论:在望远镜中,太阳系中的一颗土星就像一顶草帽,它最大的亮点就是土星周围的光环。但是直到现在,土星环仍然需要科学家花时间探索,因为还有太多的谜团有待解开!
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