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  据国外媒体报道,当土星运行的轨道位置抵达昼夜平分点的时候,也就是在天文学上天球的赤道与黄道相交的点。在这个点上,昼夜长短是平均分的。在这之后,太阳光线在土星上的直射点逐渐往北移动,这个时候,土星那漂亮的光环结构会随着这些移动呈现出不同的阴影,而且土星大气颜色也是呈现出不同的色彩。这些图像都被美国宇航局的卡西尼探土星探测器给捕捉到了。图像摄于2008年12月30日,卡西尼探测器处于环土星轨道。

土星神秘的光环起源一直的科学家争论的焦点

  而对此,美国宇航局的天文学家们正在根据卡西尼探测器传回的数据研究土星光环的神秘起源问题,以及在土星北极附近出现的六边形云团。从我们整个太阳系的角度看,相比起地球和火星,土星或许是太阳系中最容易识别的行星,这是因为其具有一个独特而绚丽多彩的环系统。

  然而,土星的光环并不是土星神秘面纱的全部内容,更确切的说,仅仅是个冰山的一角,如果再进一步审视土星内部情况,我们就会发现,我们对这颗星球了解的却是很少,而且非常地陌生。自2004年以来,美国宇航局的卡西尼土星探测器已经非常详细地对土星进行了勘测,包括它的环系统。这些任务将会帮助科学家揭开一些关于土星的科学奥秘。

  土星绚丽多彩的环结构起源之谜

  土星是如何具有这些漂亮的光环结构呢?虽然我们的太阳系中,像木星、天王星还有海王星,这些行星上有的也有光环结构,但是没有像土星的光环那样密集,土星的环结构给人的感觉显得厚重而密集。在土星光环系统上,存在着大量的冰颗粒,这些颗粒分布在土星赤道上空大约4000英里(6437公里)的地方,并外层宇宙空间中绵延大约7.5万英里(12.07万公里)。而在环结构上还存在着许多“空白的裂缝”,而这些环中的裂缝存在的原因是这些地方的碎片逐渐形成了土星周围的微小月亮,或者是从更远的地方产生引力作用的效果。其中就是著名的卡西尼环缝。

  更有趣的是,相比较土星的年龄而言,土星的环结构还是非常年轻的。土星诞生至今大约有40多亿年了,而土星的环只有数亿年的历史。据位于科罗拉多州的空间科学研究院卡西尼探测器成像科学团队和图像控制中心实验室的主任卡罗琳(Carolyn Porco)介绍:我们还不知道土星的环系统是在何时形成的,以及持续了多长时间,这期间环结构是否是连续存在的,是否有出现过断档期,这些问题我们还处于探索之中。

  针对土星神秘环结构的起源问题,科学家目前推测有两种可能性:第一,在远古时期的土星,轨道周围分布着小月亮,由于土星强大引力的作用,这些小月亮在围绕土星旋转的时候被撕裂了,形成了这些小碎片构成的土星环。第二,撞击假说,土星在某个时期受到一个天体的撞击,这颗天体可能是一颗小行星或者是一颗大彗星,巨大的撞击力使得土星表面的物质被剥离到宇宙空间中,在土星引力的作用下,散落的物质开始逐渐稳定下来,形成了土星的环结构。

  研究土星的环结构不仅是对土星奥秘的一种了解、探索。土星环的形成过程包含了宇宙中对于盘状物质分布的一般规律特征。探索土星的环结构,最直接的衍生探索课题是对宇宙中其他行星上的环结构的形成有了一个较为相似的认识,这些行星的外围环结构的分布在一定程度上都有着共同之处。其次,也可以让我们明白,盘状结构的形成理论有助于我们研究宇宙中恒星周围的气体和尘埃运动以及后续演化的模型。再者。对于更大范围上的研究,比如星系的螺旋结构动力学模型,围绕在星系形成之初周围的尘埃碎片物质是如何演变的,对这些问题的深入探讨都可以源于对土星神秘环系统的研究成果。

  土星上肆虐大巨星风暴之谜

  另外,土星上肆虐的巨型风暴也是土星的一大谜团。相比较其他气态行星而言,特别是土星的大邻居木星,他们在体积上是都是非常巨大的,而其实木星也拥有一个环系统,木星环比其土星的环,那就是小巫见大巫了,在地面上需要用超大口径的望远镜才能观察到,且木星的环主要是尘埃。在木星上也有一个大红斑,分布在木星赤道带以南,被称为是一种反气旋的巨型漩涡气流,足以放下两到三个的地球。然而,在去年的12月份,一个巨大白色状的风暴在土星的北半球爆发。

  天文学家目前的研究结果显示:土星的大风暴大约在每三十年左右出现一次周期循环,同时可追溯到180年以上,而在土星上的一年,相当于地球上的30年,科学家认为这暗示着大风暴与土星的季节存在着某种联系。但是如果仅仅是这样简单的推演,现在出现的大风暴并不是一直存在着,它会在2020年的某个时候消失,所以检验这个简单理论的方法其实也很简单,如果在2020年风暴还存在,那这个理论或许就需要进行修改了。

  关于土星北半球出现的巨型风暴,我们对其起源和动力源都还不得而知,卡西尼探测器图像控制中心实验室的主任卡罗琳认为:这种巨型气态行星的大气动力与地球或者金星等行星不一样,存在着另一种循环模式,而土星的风暴具有着强大的能量,这些能量是从何处而来的,以及如何维持超级气旋的规模都还有待进一步的探索。

  土星上令人惊讶的六边形云团

  在上个世纪80年代,美国宇航局的旅行者号探测器飞越土星的时候,发现了一个令人惊讶的六边形云团位于土星的北极附近。卡西尼探测器在近些年也在一直观测这个奇怪的天气现象,这个云团不仅形状非常地奇怪,而且还很庞大,可以容纳下四个地球。卡西尼探测器上的可见光和红外分光计详细对云团进行的测绘,以此想揭开土星自转对大气系统造成多大的影响以及土星的内部结构是如何作用于大气循环的。

  此前,研究人员为了研究土星北极这个奇怪的云团,使用了一个大型液体容器进行模拟,模拟六边形的形成机制以及其他多边形的形成形状。实验结果表明,土星的六边形云团与旋转体在流体力学中的行为非常相似,这同时也是一个极为奇怪的推论,使得科学家对此有些费解。

  土星的自转周期到底有多长

  除此之外,如何衡量土星的一天呢,或者说如何确定气态行星上的一天到底有长也是一个棘手的问题,这不像岩质行星上有着明显的标志性的地形进行区分确定,而且通过气态行星上的云层标志确定自转周期也存在着代表不充分的问题。

  科学家对此采用了一种方法,通过测量行星上自然发射的电波信号进行确定,这种技术已经应用于测量木星的自转周期,而对土星的信号处理来源于旅行者的数据记录。在2004年,卡西尼探测器通过这个方法测量了土星上的一天,大约比现有的数据多了6分钟。

  然而,后续的研究表明,这种方法对土星来说还存在问题,土星的波电信号是由其磁场产生的,而土星的磁场与自转存在不同步的问题,所以通过测量不同步的磁场信号而判断土星的自转是存在问题的。

  总的来说,科学家对此不得不进行数据平均,也就是通过平均先锋号探测器、旅行者探测器以及卡西尼探测器所测量的结果,得出的“最佳”数据为:土星的一天大约是10小时32分35秒。

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channelId 1 1 专家研究土星光环起源 北极出现奇特六边形云 1 据国外媒体报道,当土星运行的轨道位置抵达昼夜平分点的时候,也就是在天文学上天球的赤道与黄道相交的点