用了來自41次太陽掩星的數(shù)據(jù)，終于發(fā)現(xiàn)土星環(huán)的奧秘？

太陽揭開了土星環(huán)的秘密

從宇航局的卡西尼號飛船上俯瞰土星環(huán)。一項新的研究利用卡西尼號的數(shù)據(jù)來探測土星環(huán)的秘密，包括環(huán)粒子的大小和組成。圖片來自國家航空航天局/噴氣推進(jìn)實驗室-加州理工學(xué)院/服務(wù)精簡計劃/康奈爾大學(xué)/西南研究院（NASA/ JPL-Caltech/ SSI/ Cornell/ SwRI）。

相對于太陽系的其他部分，土星的星環(huán)還年輕嗎？它們是通過摧毀冰冷的衛(wèi)星或彗星而形成的嗎？它們是土星的永久特征嗎？或者有一天他們會停止存在嗎？2022年10月18日，天文學(xué)家宣布了一項新的研究，幫助他們探測土星環(huán)的秘密。天文學(xué)家使用了來自41次太陽掩星——即從2004年到2017年繞土星軌道運行的宇航局卡西尼號航天器中看到土星環(huán)在太陽前方經(jīng)過的事件——的數(shù)據(jù)。

這些觀測結(jié)果不僅為了解這些環(huán)的粒徑分布和組成提供了線索，還讓天文學(xué)家加深了他們對這些環(huán)是如何形成的，以及它們最終命運的理解。

來自西南研究所、中佛羅里達(dá)大學(xué)和科羅拉多大學(xué)博爾德分校的研究人員在2022年12月出版的《伊卡洛斯》雜志（第388卷）上發(fā)表了他們的同行評議發(fā)現(xiàn)。

土星環(huán)的秘密

科學(xué)家們想要更好地了解土星環(huán)狀系統(tǒng)的起源。例如，環(huán)有多大了？它們是如何形成的？這項新研究的主要作者，來自西南研究所的斯蒂芬妮·賈馬克說：

在近20年的時間里，宇航局的卡西尼號飛船分享了土星及其家族的冰衛(wèi)星和標(biāo)志環(huán)的奇跡，但我們?nèi)匀徊恢拉h(huán)系統(tǒng)的起源。有證據(jù)表明，這些環(huán)相對年輕，可能是由于一顆冰凍衛(wèi)星或彗星的破壞而形成的。然而，為任何一個起源理論提供依據(jù)，我們需要對組成這些環(huán)的粒子的大小有一個很好的了解。

太陽掩星有助于揭示土星星環(huán)的秘密

為了進(jìn)行這項新的研究，天文學(xué)家使用了來自卡西尼號的紫外成像攝譜儀的數(shù)據(jù)。此前，當(dāng)卡西尼號還在繞土星運行時，紫外成像攝譜儀在觀察太陽的同時也觀察了這些環(huán)。由于儀器是通過環(huán)觀察的，粒子會部分阻擋來自太陽的光。這被稱為太陽掩星。然后，紫外成像攝譜儀就可以測量這些粒子的光學(xué)深度。

怎么得出的呢？一般來說，這些粒子會吸收并散射來自太陽的光。被阻擋的光量告訴科學(xué)家這些粒子的光學(xué)深度。這些數(shù)據(jù)為了解這些粒子的大小和組成提供了線索。賈爾馬克說：

考慮到來自太陽光的波長，這些觀察讓我們了解了土星環(huán)的最小粒子大小。紫外成像攝譜儀可以在微米級探測塵埃粒子，幫助我們了解系統(tǒng)內(nèi)環(huán)粒子的起源、碰撞活動和破壞。

行星形成的線索

通過觀察太陽以不同角度通過環(huán)的光，研究人員還可以更多地了解環(huán)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。此外，這些發(fā)現(xiàn)也可以應(yīng)用于行星的一般形成。正如Jarmak解釋的那樣：

巨行星周圍的環(huán)狀系統(tǒng)也為研究我們太陽系的基本物理性質(zhì)和過程提供了測試平臺。這些粒子被認(rèn)為是由物體在圓盤中碰撞形成并形成更大的粒子造成的。了解它們是如何形成這些環(huán)狀系統(tǒng)的，也可以幫助我們理解行星是如何形成的。

這里我們看到土星環(huán)被太陽背光?？ㄎ髂崽栐?013年7月19日拍攝了這張標(biāo)志性的照片?？ㄎ髂崽柾高^環(huán)觀察太陽，環(huán)中的粒子產(chǎn)生了掩星。圖片來自國家航空航天局/噴氣推進(jìn)實驗室-加州理工學(xué)院/服務(wù)精簡計劃（NASA/ JPL-Caltech/ SSI）。

土星失去的衛(wèi)星Chrysalis

上個月，加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家表示，土星環(huán)可能是大約土衛(wèi)八大小的前衛(wèi)星Chrysalis在離土星太近后分裂時形成的。最終，Chrysalis剩下的任何沒有落入土星本身大氣層的東西都變成了環(huán)。此外，計算機(jī)模擬顯示，土星最大的衛(wèi)星泰坦破壞了Chrysalis的軌道，導(dǎo)致它離土星太近。

2019年的一項研究表明，土星環(huán)的歷史可能不到1億年。雖然土星現(xiàn)在可能是太陽系的寶石，但它并不總是如此！

最后，一項新的研究利用了宇航局卡西尼號任務(wù)的太陽掩星數(shù)據(jù)，以更好地理解土星環(huán)的組成、形成和其他秘密。

BY:Paul Scott Andersonand

FY:夢中識月

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