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星環是土星的標志性特征，也是無數天文愛好者的最愛。長久以來，土星環如何形成便是一個不解之謎，也因此吸引了很多天文學家的目光。科學家現在認為土星環并非與生俱來，而是誕生于1000萬年前。當時，土星俘獲了一顆巨型彗星。這顆彗星在土星的引力拖拽下土崩瓦解，所產生的碎片形成了美麗的星環。 科學家認為土星環誕生于1000萬年前。當時，土星俘獲了一顆彗星。這顆彗星在土星的引力拖拽下土崩瓦解，所產生的碎片形成了美麗的星環 土星是一顆氣態巨行星，憑借壯觀的星環和62顆衛星著稱太陽系。太陽系誕生于45億年前，土星環的歷史可能遠不及太陽系。在這些美麗的星環誕生時，恐龍仍在地球上咆哮。科學家認為土星環可能只有1000萬年歷史，當時一顆多冰彗星被“吸入”土星軌道并被巨大的引力場撕成碎片。這些碎片最終形成了星環。 這一發現意味著太陽系在近期內仍可能發生巨大變化，地球甚至可能在將來的某一天擁有自己的星環。不過，這里的“近期”并非通常意義上的“近期”，可能是幾百萬年，幾千萬年甚至幾億年。
土星環一直是天文學家著迷的對象，因為星環內存在各種各樣的顆粒，從微小的冰粒到房子大小的巨石。在大名鼎鼎的“卡西尼”號飛船的幫助下，科學家揭開了土星環的年齡之謎。2017年書寫“最終篇章”時，這艘飛船曾22次潛入土星環，最后墜落土星大氣層，以“自殺”方式結束了自己的使命。 “卡西尼”號的觀測數據幫助科學家估算土星環的質量。由于過往流星的巖石碎片會依附在多冰星環表面，隨著時間的推移，星環的顏色逐漸變暗。這允許科學家估算星環的歷史。根據發生于《科學》雜志的研究論文，土星環的歷史在100萬到1000萬年之間，要比土星年輕得多。45億年前，土星與太陽系一同誕生。 “卡西尼”號飛船發現的土星環波浪結構，被稱之為“土衛十2:1螺旋密度波”。研究發現土星的星環并非與生俱來 研究論文合著者、加州大學伯克利分校的地球與行星學教授布克哈德·米利特澤指出：“與其他很多人一樣，我從小到大一直相信土星環的歷史與土星一樣悠久。但現在看來，這種想法是錯誤的。在不是不久以前，一顆彗星的戲劇性撞擊改變了土星的面貌。我們認為此次撞擊的發生時間與導致恐龍滅絕的小行星撞擊大致相同，說明太陽系并非我們過去認為的是一個非常平靜的所在。” “卡西尼”號飛船曾潛入土星環內進行觀測。這是一種危險做法，因為飛船隨時可能遭到星環內巨石的撞擊。不過，這種冒險也讓科學家首次根據星環引力拖拽的強度，對星環內的物質數量進行測算。 迄今為止解析度最高的土星環彩照，展示了B環中內區域的一部分。土星環的歷史在100萬到1000萬年之間，要比土星年輕得多 根據科學家的測算，土星環的質量大約相當于土衛一“米瑪斯”的五分之二。土衛一的質量只有月球的兩千分之一。這個計算結果終結了行星學家長久以來的爭論。一些行星學家認為土星環與星環一同形成，其他人則認為星環的歷史更為年輕。 研究表明土星環非常年輕，環內物質來自于一顆多冰彗星。這顆彗星原本棲息在太陽系外側的柯伊伯帶，后被土星俘獲。在土星的引力拖拽下，彗星被撕成碎片。這些碎片形成了絢麗的星環。另一種可能性是，土星環來自于兩顆或者更多衛星的對撞，對撞產生的碎片形成了星環。 藝術概念圖，“卡西尼”號飛船穿過土星環面。這艘飛船曾潛入星環內進行觀測。這是一種危險做法，因為飛船隨時可能遭到星環內巨石的撞擊 英國開放大學空間學名譽教授約翰·扎內基表示：“土星環是太陽系內最引人注目的奇觀之一。”任何借助望遠鏡一睹星環的人，無不被它們的魅力所震撼。“研究結果表明土星環要比土星年輕得多，后者擁有45億年歷史。不過，這一發現尚不具有決定性。” 扎內基指出：“如果一顆具備‘星環制造’能力的彗星撞擊地球，我們的地球也可能擁有自己的星環。不過，我們可能看不到這一天的到來，因為猛烈的撞擊將給地球上的生命帶來滅頂之災。” 藝術概念圖，“卡西尼”號正對土星進行觀測 回顧“卡西尼”號任務 “卡西尼”號于1997年從佛州卡納維拉爾角發射升空，經過7年的飛行抵達土星系統，隨后環繞土星13年。2000年，“卡西尼”號用了6個月時間研究木星，2004抵達土星。在對土星進行觀測時，它發現了6顆新衛星、星環內高聳的三維結構以及一場持續近一年之久的巨型風暴。 2004年12月13日，“卡西尼”號第一次飛掠土衛六“泰坦”和土衛四“狄俄涅”。12月24日，歐航局向土衛六派遣“惠更斯”探測器，研究大氣層和地表構成，最后發現了由甲烷和乙烷構成的烴湖。2008年，“卡西尼”號完成探索土星系統的主任務，開始執行擴展任務——卡西尼晝夜平分時任務。 “卡西尼”號不僅研究土星，同時還對眾多土星衛星進行觀測并拍攝大量精彩照片。這幅照片拍攝于2009年11月1日，展示了土衛二“恩克拉多斯”和土衛十七“潘多拉” 2010年，“卡西尼”號開始第二項任務——卡西尼至點任務。2011年12月，“卡西尼”號獲取解析度最高的土衛二“恩克拉多斯”圖像。2012年12月，它對金星凌日進行追蹤，測試觀測系外行星的可能性。2013年3月，“卡西尼”號最后一次掠過土衛五“利亞”，測量其內部結構和引力拖拽。 “卡西尼”號的觀測揭示了土星環的復雜一面，幫助科學家了解它們的構成。研究小組發現土星環由水、甲烷、氨、二氧化碳、分子態氮和一氧化碳構成 2013年7月，“卡西尼”號拍攝土星背光照，對星環進行細致觀測，同時還拍攝了一幅地球照片。2017年4月，“卡西尼”號與土衛六上演最親密接觸，而后書寫“最終篇章”，9月15日結束自己的使命。 倫敦大學學院穆勒太空科學實驗室行星科學組負責人安德魯·科特斯表示：“‘卡西尼’號任務改變了我們對地外如何孕育生命的認知。火星、土衛二、木衛二和土衛六都可能孕育出生命。我們徹底改寫了有關土星的教科書。”  |
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