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土星每天也在“下雨”,而且还是倾盆大雨

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发表于 2018-10-11 11:44:32 | 显示全部楼层 |阅读模式

土星确实也会“降雨”,但绝对不是你期待的可以掉落在头上的那种。


     在一年前陷入土星暴风雨之前的最后几周,卡西尼号做了其它探测器之前没有做到过的事情。它俯冲进土星及其行星环之间的区域,在它的使命真正结束之前,一直疯狂地收集数据。研究人员表示,在最终的轨道里,卡西尼号沐浴在土星最内部D环突如其来的“大雨”中。而这些“雨滴”全是来自于土星环,在受到重力的作用下,土星环中的颗粒和碎石正在向土星地面掉落。事实证明,D环里喷出了被化学混合物裹挟着的灰尘颗粒,其复杂性令人惊讶。

     并且,随着时间的推移,这种化学混合物可以改变土星大气中的碳和氧含量。“这是关于我们的太阳系如何运作的新内容,”堪萨斯大学的天文学家和物理学家Thomas Cravens说。“有两件事让我感到惊讶。一是,从环中释放出的化合物的复杂性——基于过去的经验,我们原本觉得土星环雨的成分主要是水。第二,土星环雨的绝对数量远远超过我们最初的预期——土星环释放到大气里的物质的质量和数量都让我感到惊讶。”

      根据以前的研究,研究人员已预计土星环会下雨,所以卡西尼号已经准备好了。这种探测器使用它像伞一样的无线电天线来保护自己免遭下落的碎片的伤害。

然后探测器可以使用其离子和中性质谱仪(INMS)来分析这场雨的化学成分,即使中性质谱仪原本是为了分析气体而设计的。环雨以非常快的速度撞击卡西尼,然后立即蒸发——这意味着中性质谱仪可以立刻开始工作了。“正如预期的那样,氢分子是环雨中最丰富的大气成分,”西南研究所的宇宙化学家Kelly Miller说, “另外,还包括丁烷和丙烷等分子——你可能会拿来用于烤架或野营炉灶的那种化学物质。”

      除此之外,研究人员还发现了甲烷、氨、一氧化碳、分子氮和二氧化碳。Cravens表示,甲烷的存在完全出乎意料,二氧化碳也是如此。研究人员的预期是水和冰更多。冰里不仅混合有机化合物,这些分子的组成也不同于在土卫二和土卫六上观察到的有机化合物。第二项研究考察了卡西尼号的宇宙尘埃分析仪从环雨中捕获的2,700粒尘埃,发现虽然大部分物质(约95%)是水冰,但硅酸盐的比例却也不小——这是构成岩石的分子。

     研究人员发现D环的旋转速度比土星大气层快得多,因此,D环每秒将把多达10,000公斤(22,000磅)化学物质投放到土星上。这表明D环旁边的C环以某种方式补充D环,并且D环在行星电离层和大气的组成中发挥作用。这些发现可以帮助我们更多地了解行星环,它们是由什么构成的,它们来自何处,它们持续多久以及为什么有些行星周围有星环,而有些行星没有。此外,他们还揭示了星环的寿命,毕竟,这些星环实际上并不会永远持续下去,就像在木星,海王星和天王星周围看到的薄而细小的环那样,这些环状物实际上在慢慢消亡。“由于这些数据,我们现在缩短了内环的寿命,因为很多物质都从环内移出。移出的物质数量比我们想象的要多很多。”Cravens说。

     “如果环内物质没有得到补充,环本身就不会持久,这就像你的桶里有个洞一样。木星可能有一个环,而其演变成了我们现在所看到的较小的环,可能就是这个原因。”在22次星环的物质释放研究期间,科学家们还发现了其它东西,比如一个此前未知的位于土星和其星环之间的辐射带以及沿D环和土星大气之间的磁场线传播的电流。


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