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“卡西尼”揭开土星秘密:土卫二羽状水蒸汽

作者:《新科学家杂志》     发布时间:2010-3-28 点击数:5665
日前,美国宇航局卡西尼探测器发布了6年来所拍摄最壮观的土星图像,其中包括:神秘的土星环状结构、土星北极六边形风暴、土星表面大漩涡风暴等。

“卡西尼”揭开土星秘密:土卫二羽状水蒸汽

土卫二羽状水蒸汽和冰喷射物

据英国《新科学家杂志》报道,日前,美国宇航局卡西尼探测器发布了6年来所拍摄最壮观的土星图像,其中包括:神秘的土星环状结构、土星北极六边形风暴、土星表面大漩涡风暴等。

天文学家当前并不清楚这些小卫星是否是较大星体分解后的残骸物质,或者它们是否是行星固体“种子”周围累积的残骸物质。通过研究这种螺旋桨状结构将进一步揭示行星种子是如何在恒星周围灰尘盘中生长。

土卫二羽状水蒸汽和冰喷射物

如图所示,这是2005年卡西尼探测器首次发现土卫二南极释放的羽状水蒸汽和冰喷射物。近期,最新勘测结果显示羽状喷射物中含有盐,这暗示着它们可能来源于土卫二冰层表面以下的液态海洋。

如果要将表面以下的液态海洋加热蒸发出盐物质,则至少需要10瓦特的热量,这些热量是如何形成仍未被揭晓。

(图片来源:美国宇航局喷气推进实验室太空科学协会)

“卡西尼”揭开土星秘密:土卫二羽状水蒸汽

土星北极六边形风暴

土星北极六边形风暴

如图所示,这是红外线范围内土星北极覆盖着奇特六边形的风暴(图中红色部分是风暴,蓝色部分是极光)1980年,“航行者”探测器就发现了其中部分特征。但目前卡西尼探测器首次完全地拍摄到这一气候特征,该奇特风暴区域横跨接近2.5万公里范围。

这种六边形风暴是由土星大气层中的喷气流形成的,喷气流可在北极特定的纬度盘卷形成波浪状,但天文学家尚不清楚为什么这种喷气流会形成这样的波浪,以及为什么喷气流能持续数十年。

“卡西尼”揭开土星秘密:土卫二羽状水蒸汽

土星环状结构的变迁

土星环状结构的变迁

土星的环状结构看上去不太可能改变,但卡西尼探测器的观测结果暗示25年前它们可能发生了变化。

在土星最内部的两个环状结构中,交互的光线和暗色带与螺旋状沟槽结合在一起。这种沟槽和突起的来源并不清楚,但是科学家指出影响环状结构形成的因素——比普通小行星大的星体或者土星气候发生显著变化,这将改变土星的质量。

(图片来源:美国宇航局喷气推进实验室亚利桑那州大学)

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土星环空隙中的小卫星

土星环空隙中的小卫星

如图所示,这是20公里直径的小卫星“潘(Pan)”和8公里直径的“达佛涅斯(Daphnis)”,它们是植入土星环状结构空隙中。通过对这种小卫星的研究,将有助于类似木星大小的系外行星如何存在于其宿主恒星环状结构中。

但尽管进行了广泛的搜索,卡西尼探测器仅发现土星环状结构中存在类似的小卫星只有十几颗。来自土星B环状结构扭曲边缘的重心牵引力可能形成5个这样的环状结构空隙,但它们的形成仍是个谜团。

“卡西尼”揭开土星秘密:土卫二羽状水蒸汽

土星神秘环状结构

土星神秘环状结构

美国宇航局“卡西尼”探测器对土星进行勘测已有6年时间,虽然它自1997年发射,用了7年漫长旅程才抵达土星轨道,但该探测器所获得的勘测结果令科学家们非常满意。自2004年,该探测器就发布了土星前所未有的详细资料,揭示土星环状结构,飞碟状的卫星以及记录闪光风暴。目前,卡西尼所勘测的土星资料发表在本周出版的《科学》杂志上,这将帮助揭示许多疑问,其中包含土星的神秘谜团。如图所示,这是卡西尼探测器拍摄的土星环状结构。

(图片来源:美国宇航局喷气推进实验室“卡西尼”成像中心实验室)

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土星表面大漩涡风暴

土星表面大漩涡风暴

与其他太阳系内行星不同的是,土星表面有马拉松式大漩涡风暴,它能够产生比地球上强烈10000倍的闪电。这些闪电并不明亮,无法透过土星厚密的云层观测。但是卡西尼射电天线能够勘测它产生的无线电波。

如图所示,位于土星南纬35度存在着几个大漩涡风暴,它被称为“暴风巷”,但是这种风暴具有如此高的浓度仍是个谜团。

“卡西尼”揭开土星秘密:土卫二羽状水蒸汽

环状结构上的“缺口”

环状结构上的“缺口”

如图所示,小卫星在土星环状结构上“雕刻”出一个缺口,目前,卡西尼探测器发现土星环状结构上散布着许多“小卫星”,它们的质量太小,难以清楚地看清其路径和大小。但当它们呈现出图像中螺旋桨状骚乱时就会被探测到,这种螺旋桨状结构是在卫星周围形成的冰和灰尘物质。

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