“卡西尼”号最后的遗产

2020-05-11 08:43石无鱼
科学之谜 2020年3期
关键词:卡西尼土星带电粒子

石无鱼

“卡西尼”號虽然已死,但它的遗产犹在。在它于2017年9月坠入土星烧毁之前,它以螺旋的方式绕了土星22圈,在土星和土星环之间来回俯冲。一边坠落,一边依然在完成一项叫“大终结”的探测任务。现在,研究人员在《科学》杂志上发表了根据“卡西尼”号最后收集的信息对土星所做的分析。

土星的磁场很奇怪

太阳系所有行星的磁场相对自转轴都有一定程度的倾斜,但土星是个例外,土星的磁场似乎跟自转轴完全重合。这是目前的理论解释不了的。根据目前的理论,如果磁场不倾斜,就会逐渐消失。

这可能意味着,土星产生磁场的方式与太阳系其他行星不同。地磁场据认为是地球液态外核(介于固态内核与地幔之间)中的带电粒子运动产生的,其他行星产生磁场的方式也与此类似。但也许土星磁场产生于像洋葱一样多层的带电粒子运动,这些带电粒子所在位置不限于单一的层。

土星和土星环之间并不空

土星和它的环之间虽然看起来空荡荡的,但实际上土星环和土星大气之间存在一条连接“纽带”,这是我们完全没料到的。

这条“纽带”是以土星环和土星上层大气之间流动的电流形式存在的。目前还不清楚是什么原因造成的。

电流并非全部,还存在一条辐射带,是由被困在土星和土星环之间的高能粒子组成的。它类似于地球的范艾伦带(这是围绕地球的几条辐射带,由被地磁场捕获的高能带电粒子组成,对于穿过它们的航天器有一定的威胁)。了解土星的这条辐射带是如何形成的,可以帮助我们了解其他行星周围类似的辐射带。

土星环在下雨

在土星最上层大气和最近的土星环之间,不断地从环上掉下微小颗粒物,形成环雨。“卡西尼”号发现,环雨每秒在土星赤道周围沉积下高达4.5万千克的尘埃、冰和气体,相当于每分钟有大约2000多辆普通轿车掉进土星。

环雨主要是由冰组成,但也有氨、氮、甲烷甚至更复杂的有机颗粒。环雨在被“卡西尼”号发现之前并不明显,因为它分布的面积很广。而且因为这些颗粒物太小,它不像雨,更像雾,如果你漂浮在土星和土星环之间,甚至都感觉不到它。

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