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土星光环数十年变化显著:小卫星解体或有关

科学奇闻 / 2014-09-26

   新浪科技讯北京时间26日消息,据美国太空网报道,土星的一道标志性光环在短短几十年间竟然发生了显著的变化,这样迅速的变化让科学家们大惑不解。

  1980年代,美国宇航局的旅行者飞船在土星最外侧的F环上观测到一些明亮的“团块状物体”。然而在2004年至2010年间对土星进行观测的卡西尼号飞船却发现这样的特征似乎减少了很多。该项研究的第一作者,“搜寻地外智慧生命”机构(SETI)的罗伯特?弗兰奇(Robert French)在一份声明中表示:“这一现象让我们难以忍耐去一探究竟的冲动。”
  弗兰奇与他的研究组提出了一个理论可以用于解释这里发生的现象,而这一理论与在此区域运行的几颗土星小卫星有关。研究组认为正是这些微小的卫星(直径均小于5公里)造成了F环中那些明亮的团块。因此,他们提出,这些明亮团块的减少可能意味着这些小卫星数量的下降。
  但为何在旅行者飞船时期的小卫星数量要比卡西尼时期多呢?或许这跟F环以及直径135公里的土卫十六周期性的相互位置关系变化有关。
  土星F环与土卫十六的位置都靠近土星的洛希极限――在这一极限距离之内,土星的引力将倾向于撕裂存在于此的小型天体。弗兰奇表示:“位于这一区域范围内的物质无法决定自己究竟可以成为光环,或是聚集形成一颗卫星。”
  土卫十六的引力影响加剧了这种混乱性,有时候它的引力扰动会帮助一些小颗粒聚集形成小卫星,但在另外一些时候,它的引力影响又会将一些已经形成的小卫星送上不归路。每隔大约17年,土卫十六在此过程中所起的作用会变得尤其显著,这是由于光环与土卫十六之间相互位置变化的原因导致的。
  研究组认为这种周期性位置排布关系可能与这些小卫星的产生有关,这一过程同时又造成了F环上出现的神秘堆积体。这些堆积体随着时间推移逐渐消失,这是因为小卫星会反复与光环物质相互碰撞,最终导致自身的消亡,这样一来由小卫星的引力扰动引发的F环团块现象也便相应减少了。
  科学家们指出,在1975年时,F环与土卫十六相互之间恰好处于这样的位置关系,此时距离旅行者飞船抵达土星系统仅有几年时间。如果他们的这项理论正确,那么卡西尼飞船应该在不久之后就可以再次目睹F环上明亮团块数量的增加,因为2009年时F环与土卫十六之间再次回到了特定的位置关系。
  琳达?斯皮尔克(Linda Spilker)是美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的卡西尼项目科学家,她表示:“卡西尼飞船在土星轨道持续的存在未检验这一理论预测提供了独特的机会。但不管结果如何,我们肯定能够从中了解到有关土星光环,行星以及卫星的更多信息,关于它们的形成与演化。”
  有关此项研究的论文已经发表于近期出版的《伊卡鲁斯》杂志。(晨风)
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