土星环的秘密——时有时无的轮辐

云浮汽车网 2019-09-07

1979年,“旅行者”号宇宙飞船在土星环上首次观测到了“轮辐”。然而最近卡西尼号的照片显示并没有观测到轮辐。这是为什么呢?

土星环的轮辐


土星环的秘密——时有时无的轮辐


图为旅行者2号于1981年8月所观测到的土星环的轮辐。


几十年来,这些轮辐一直让行星科学家们抓耳挠腮。主要理论认为,轮辐是黑暗的辐射状特征,极细的尘埃粒子通过土星内部发出的能量脉冲产生静电。一旦带电,这些尘埃粒子就会被土星强大的磁场悬浮出环平面。它们似乎只在环系统的阴影(夜间)部分形成,然后随着环粒子旋转到阳光下而出现。


土星环的秘密——时有时无的轮辐


上图:麦克斯韦缝和麦克斯韦小环在图的右侧位在上方和中间偏右

但这只是一个有根据的猜测。“这是太阳系最大的谜团之一,”卡西尼号研究人员艾莉森·法默认为。这可能与“旅行者”号在土星环接近太阳边缘时访问土星的事实有关,而现在土星环的顶端已经完全打开了。但要想完全理解这一现象可能还需要很多年的时间。


土星环的秘密——时有时无的轮辐


上图:卡西尼拍摄的D环影像,经过处理过后显示出环内微弱的波纹;出现在图左上部的是更明亮的C环。

轮辐

在1980年之前,土星环的结构完全都是使用万有引力来解释的。但航海家拍摄的影像中,呈现出B环上有被称为轮辐的辐射状特征,并无法被万有引力解释。因为它们持续的时间和自转周期与依照轨道力学的环不一致。这些轮辐在背景散射光下呈现黑暗,而在前景散射光下显得明亮。主要理论认为它们是微小的尘埃颗粒,受到主环上的静电排斥而悬浮在圆环平面上,因此它们的转动是与土星的磁层同步。但是,造成轮辐的确实机制仍然不清楚,虽然有人建议这些电子干扰可能来自土星大气层中释放的闪电或微流星体对土星环的冲击。


土星环的秘密——时有时无的轮辐


上图:卡西尼号拍摄的卡西尼环缝,可以在中央偏右看见惠更斯缝。

直到25年后轮辐才再度由卡西尼号太空船所观测。当卡西尼号在2004年初抵达土星时,并未观测到轮辐。有些科学家根据其模型推测,要到2007年才会看到轮辐,然而卡西尼号的影像小组仍持续搜寻,在2005年9月5日拍摄的图像中就看见了轮辐。

轮辐的出现似乎有季节性的变化现象,在土星的仲冬或仲夏时消失不见,当土星接近分点时又再度出现。建议轮辐也许是一种季节性的作用,随着29.7年的土星轨道变化,这也支持在卡西尼后几年的任务中,轮辐会渐渐的增加。


土星环的秘密——时有时无的轮辐


上图:在A环的恩克环缝中间的小环与潘的轨道吻合,暗示环中的微粒相对是在马蹄铁轨道上振荡。

相关知识

土星环是太阳系行星的行星环中最突出与明显的一个,环中有不计其数的小颗粒,其大小从微米到米都有,轨道成丛集的绕着土星运转。环中的颗粒主要成分都是水冰,还有一些尘埃和其它的化学物质。 虽然环的反射能够增加土星的视星等,但从地球仅凭肉眼还是看不见环。


土星环的秘密——时有时无的轮辐


卡西尼-惠更斯号于2006年9月15日拍得的土星环全貌(亮度在这张图中被强化)

土星环的秘密——时有时无的轮辐


黑暗的卡西尼缝分开了在内侧宽广的B环和外侧的A环,这张影像是哈勃太空望远镜的先进巡天照相机在2004年3月22日拍摄的,较不明显的C环就在B环的里面。

如有相关内容侵权,请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处