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標題: 土星環物質快速流失中﹐1億年後或許終將消失 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2019-3-28 12:03 AM 標題: 土星環物質快速流失中﹐1億年後或許終將消失

　　光環是土星最大的特徵。美國航太總署(NASA)哥達德太空飛行中心(Goddard Space Flight Center﹐GSFC)計畫科學家James O'Donoghue等人最新研究指出﹕目前土星環內的冰粒塵埃等物質在土星磁場的影響下﹐被土星重力拖曳而落向土星表面而形成塵埃雨。而這個土星環物質流失速率﹐是當初航海家1號和2號飛掠時觀測估計的最大值﹐換句話說﹐這個土星的最大特徵正在逐漸消散﹐未來可能再也不得見。
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　　O'Donoghue表示﹕根據估計﹐從土星環降下的水﹐只需半小時就足以將奧林匹克標準泳池(50m×25m×2m)填滿﹔單獨以此速率估算﹐整個土星環在3億年內就會完全消失不見。但若加上卡西尼號太空船(Cassini)測量出的整個土星環物質落往土星赤道的總量﹐那麼土星環消失的時限將在1億年之內。與土星超過40億歲的年齡相比﹐1億年真的是很短的時間尺度。
　　天文學家長久以來一直爭議土星環的來源﹐有的認為是和土星一起形成﹐有的則認為土星先形成後﹐土星環才在某種契機下形成。O'Donoghue等人的研究結果偏向後者﹐從觀測數據推測它存活期限不會多於1億年﹔假設C環曾經稠密得如現在的B環一樣﹐那麼它大概也得花很長時間才會變成現在這樣稀疏的模樣。O'Donoghue表示﹕「我們很幸運﹐恰好處在土星環生命期的中期﹐所以還能看到它的存在。」然而﹐如果光環只是暫時性的﹐那麼或許我們已經錯過另外三顆巨行星木星﹑天王星和海王星的光環濃密的時代﹐如今只剩稀薄的光環或光弧而已。
　　現行有多種光環起源的理論。如果光環是在行星形成後才形成的﹐那麼時間點應該是在小型冰質衛星環繞土星過程中還會發生互撞的時候﹐或許因為那時它們的軌道會受到從鄰近處掠過的彗星或小行星的重力擾動而不穩定的結果。
　　第一個暗示土星環有下雨現象的是數樣航海家號太空船看似無關的事件﹕土星的帶電高層大氣(電離層)的異常擾動﹐土星環密度變化﹐土星北半球中緯度地區出現3條窄暗帶環繞土星。這些暗帶出現在航海家2號於1981年的土星朦朧的高層大氣(平流層)影像中。
　　1986年的時候﹐GSFC的Jack Connerney發表一篇論文﹐將這些窄暗帶和土星龐大的磁場形狀聯繫起來﹐認為土星環中帶電冰粒會順著看不見的土星磁場磁力線向下流動﹐進而在這些磁力線穿出土星高層大氣的地方留下水分。這些來自光環的水匯集之處都發生在特定緯度﹐沖刷平流層中的霧霾﹐使得此處的陽光反射量變少而顯得陰暗﹐最終變成航海家2號拍到的窄暗帶。
　　土星環絕大部分是小如微小塵粒﹑大到數公尺礫石大小的水冰聚集而成。在因土星重力而向內拉和因軌道運動速度而向外甩的平衡之下﹐土星環中的粒子才得以維持平衡狀態。在高層大氣中的微小粒子﹐會被來自太陽的紫外輻射或是來自光環微流星體(micrometeoroid)撞擊製造出的電漿雲的作用下而變成帶電狀態﹔再受到土星磁場影響﹐這些帶電粒子便會被捲向土星表面。在光環的某些地方﹐一旦變成帶電狀態﹐微粒之間受到的各方作用力變化劇烈﹐不再處於平衡狀態﹐所以光環內的帶電粒子就會被土星重力拽著﹑沿磁力線進入土星高層大氣中﹐光環自然就會逐漸消散。
　　當光環帶電物質進入高層大氣中的時候﹐冰粒質物質會蒸發﹐產生的水分則會和土星電離層產生化學交互作用﹐使高層大氣中的三氫陽離子(H3+)增加。三氫陽離子是由3個帶正電的質子和2個帶負電的電子組成的離子﹐在星際介質裡能穩定存在﹐所以是宇宙中最豐富的離子之一。當被陽光照射時﹐三氫陽離子會在紅外波段發光﹐O'Donoghue等人就是利用位在夏威夷的凱克望遠鏡(Keck telescope)以特殊儀器觀察到這個紅外輻射。
　　在他們的觀測中﹐土星北半球和南半球都呈現出發光的亮帶﹐即前述與光環環面交互作用的磁力線進入土星高層大氣的地方。他們透過分析這個紅外輻射來測量光環落往土星的物質量和對土星電離層的影響範圍﹐結果發現光環雨的物質量符合30年前Connerney等人估計的最高值﹐其中在南半球有個區域的數值是最高的﹐讓這些天文學家相當驚訝。
　　O'Donoghue等人同時在南半球緯度較高的地區發現一條亮帶。這是土星磁場和土衛二(Enceladus)公轉軌道交錯之處﹔土衛二是顆地質活動非常活躍的衛星﹐在其南極附近有水冰泉噴入太空中﹐意味著有部分土衛二噴出的物質也落往了土星表面。Connerney表示﹕這點倒不讓人意外﹐因為天文學家早從航海家號發現另一條暗帶的影像中﹐確認土衛二和E環含有豐富的水。土衛二水冰噴泉在2005年時首度由卡西尼號太空船拍攝發現﹐天文學家現今認為應是在其冰質地殼之下有著液態海洋﹐這讓土衛二籌為太陽系中搜尋地外生物的最佳目標之一。
　　土星繞太陽公轉一周約29.4年﹐相對於太陽的光環角度也會隨之不同。既然陽光中的紫外輻射會讓冰粒變成帶電物質而能順著土星磁力線運動﹐那麼當光環相對於太陽的角度不同時﹐暴露在太陽紫外輻射的程度會隨之不同﹐光環雨的量必定也會隨之改變。所以﹐O'Donoghue等人接下來將探索光環雨如何隨著土星季節而變化。

作者: weilong1978 時間: 2019-3-29 12:26 PM

所以土星以後地球人可以搬去住??還是??太空真是奧妙..

作者: 9527789 時間: 2019-3-29 01:48 PM

一億年之後我也不在了反正不關我的事情

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