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NASA：土星的環 年輕且短暫

2023-05-24 05:56:44來源：嗶哩嗶哩  

三項美國宇航局（NASA）艾姆斯研究中心的研究表明：土星的環，年輕且短暫。

雖然沒有人能夠看到沒有環的土星，但在恐龍時代，這顆行星可能還沒有獲得它標志性的配飾——未來的地球居民可能再次知道沒有環的世界。

加利福尼亞硅谷的美國宇航局艾姆斯研究中心的科學家們最近進行的三項研究檢查了來自美國宇航局卡西尼任務的數據，并提供了證據，表明土星的環既年輕又短暫——當然，這是從天文學的角度來看的。


(資料圖)

新的研究查看了環的質量，它們的“純度”，入射碎片增加的速度，以及這些如何影響環隨時間的變化。將這些元素結合起來，我們可以更好地了解它們存在了多久以及它們剩余的時間。

環幾乎完全是純冰。他們的質量中不到百分之幾是來自微小隕石，如小于沙粒的小行星碎片的非冰“污染”。這些微小隕石不斷與環粒子碰撞，為環繞行星的物質貢獻碎片。環的年齡很難確定，因為科學家尚未量化這種轟炸以計算它必須進行多久。

現在，三項新研究之一給出了非冰物質的總到達率，因此，這些物質自形成以來應該“污染”了多少環。分析還表明，微小隕石進入的速度不如科學家們想象的那么快，這意味著土星的引力可以更有效地將物質拉入環。這些證據表明，環不可能在這種宇宙冰雹暴中暴露超過幾億年——這是土星和太陽系46億年年齡的一小部分。

支持這一結論的是第二篇論文，該論文從另一個角度看待環被微小空間巖石持續猛擊的情況。研究的作者確定了兩件在研究中大部分被忽視的事情。具體來說，他們正在查看控制環長期演變的物理規律，并發現兩個重要元素是微小隕石的轟擊和這些碰撞產生的碎片在環中的分布。考慮到這些因素，顯示出環可能在幾億年內就達到了現在的質量。結果還暗示，由于它們如此年輕，它們很可能在土星系統內不穩定的引力破壞了其中的一些冰月球時形成。

盡管所有四個巨行星都有環系統，土星的環系統無疑是最大且最引人注目的。科學家正在通過研究環是如何形成的以及它們如何隨時間演變來理解其中原因。美國宇航局的研究人員及其合作伙伴最近進行的三項研究提供了證據，證明環是土星的相對近期增加，并且它們可能只持續幾億年。

卡西尼任務發現環正在迅速失去質量，因為最內層的物質正在掉入行星。第三篇論文首次量化了環物質向這個方向漂移的速度，而微隕石再次發揮作用。他們與現有環粒子的碰撞以及由此產生的碎片被拋出的方式結合在一起，創建了一種運送環物質向土星的傳送帶動作。通過計算所有這些粒子擺動對它們最終消失入行星的意義，研究人員為土星帶來了一些艱難的消息：它可能在未來幾億年內失去環。

“我認為這些結果告訴我們，所有這些外來碎片的持續轟炸不僅污染了行星環，而且應該隨著時間的推移將它們磨損掉，”艾姆斯研究中心的研究人員、所有三項研究的合著者保羅·埃斯特拉達說。“也許天王星和海王星的微小而暗淡的環就是這個過程的結果。然后，土星的環相對較重且多冰，這表明它們的年輕。”

年輕的環，獨一無二，但——哎！——相對短暫。然而，人類應當慶幸他們出生在土星裝扮得十全十美、可以欣賞并研究的行星時尚偶像的時代，而不是哀悼它們最終的消亡。

關于研究者

美國宇航局艾姆斯研究人員及其合作伙伴的三篇論文是：

“Micrometeoroid infall onto Saturn’s rings constrains their age to no more than a few hundred million years,” published in Science Advances, May 12, 2023.

“Constraints on the Initial Mass, Age and Lifetime of Saturn’s Rings from Viscous Evolutions that Include Pollution and Transport Due to Micrometeoroid Bombardment,” published in Icarus, May 11, 2023.

“Large Mass?Inflow Rates in Saturn’s Rings due to Ballistic Transport and Mass Loading,” published in Icarus, May 11, 2023

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責任編輯：hnmd003

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