近日，科學(xué)家通過研究分析已經(jīng)死亡的卡西尼號傳回的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)土星環(huán)重大秘密！
我們知道土星的年齡大概是45億年，形成于太陽系早期時代，但是土星那令人屏息凝視的美妙光環(huán)到底是什么時候形成的？這個問題一直困擾著科學(xué)家，只知道土星環(huán)絕對不是一朝一夕的成果！可以肯定的是在早期，這個巨大的氣態(tài)巨行星并沒有它獨特的光環(huán)，那么研究這些環(huán)的年齡成為了眾多科學(xué)家的重要課題！一些研究人員認(rèn)為，這些標(biāo)志性的特征是在大約45億年前由太陽系形成后圍繞其運行的軌道上留下的冰冷碎石形成的。另一些人則認(rèn)為土星環(huán)非常年輕，可能是在土星的引力將彗星或冰冷的衛(wèi)星撕裂后形成的。
但是，瞎猜是沒用的，我們需要實際的觀測，甚至親身實地考察，很顯然，這是不可能的，目前人類到最遠(yuǎn)的足跡僅僅到達(dá)月球，所以這一切只能依靠探測器來幫助我們。
是的，卡西尼號，這個偉大的探測器最后用死亡的代價----毅然決然地沖入土星環(huán)，為我們帶來了珍貴的的研究數(shù)據(jù)！
卡西尼號(Cassini)于1997年10月發(fā)射，是針對土星系進(jìn)行空間探測的項目，它的出生就是為了研究土星，最后在2004年7月1日順利進(jìn)入土星軌道?？ㄎ髂崽柼綔y器以意大利出生的法國天文學(xué)家卡西尼的名字命名，其任務(wù)是環(huán)繞土星飛行，對土星及其大氣、光環(huán)、衛(wèi)星和磁場進(jìn)行深入考察。2017年9月15日，卡西尼號土星探測器燃料將盡，科學(xué)家控制其向土星墜毀，北京時間19:55，卡西尼號與地球失去聯(lián)系，它進(jìn)入土星大氣層燃燒成為土星的一部分，“卡西尼號”的任務(wù)至此結(jié)束。
在最后沖向死亡的過程中，卡西尼號并不是孑然一身的，這一過程是有意義的，是的，在最后的燃料耗盡前，科學(xué)家控制飛船在行星和土星環(huán)之間進(jìn)行了22次俯沖。這些俯沖讓飛船像探測器一樣，墜入土星的重力場，在那里它可以感受到土星和土星環(huán)的拉力。美國國家航空航天局(NASA)深空網(wǎng)絡(luò)(Deep Space Network)和歐洲航天局(European Space Agency)的天線向卡西尼號發(fā)送的無線電信號，轉(zhuǎn)播了飛船的速度和加速度。
一旦科學(xué)家們知道卡西尼號受到多大的引力從而導(dǎo)致它加速，他們就能確定這顆行星的質(zhì)量以及土星環(huán)的質(zhì)量。首先，從卡西尼號的觀測數(shù)據(jù)中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了土星環(huán)形成于1000萬到1億年前。從我們星球的角度來看，這意味著土星環(huán)可能是在恐龍時代形成的，甚至比恐龍時代還要早。這項研究的結(jié)論是對太陽系科學(xué)中一個長期存在的問題的最好回答。這些結(jié)論是根據(jù)“卡西尼”號探測器在2017年接近任務(wù)結(jié)束時，在超近軌道運行時收集的測量數(shù)據(jù)得出的。當(dāng)時“卡西尼”號在土星云層上方1615英里到2425英里(2600到3900公里)的高度穿越土星和土星環(huán)，在這六次穿越中，科學(xué)家監(jiān)測了飛船和地球之間的無線電聯(lián)系。就像救護(hù)車的警報聲在車輛向你駛來的時候音調(diào)會變高，在車輛駛?cè)サ臅r候音調(diào)會變低一樣，無線電信號的波長會隨著信號源離開地球而變長，隨著信號源靠近地球而變短——這種效應(yīng)被稱為多普勒頻移。先前根據(jù)旅行者號飛越土星的數(shù)據(jù)估計，土星環(huán)的質(zhì)量約為2800億噸?？ㄎ髂崽杺骰氐男聰?shù)據(jù)顯示，土星環(huán)的質(zhì)量只有1540億公噸。(最大的小行星谷神星的質(zhì)量約為9.39億噸。)總的來說，研究人員認(rèn)為這些土星環(huán)形成于1000萬到1億年前，相比之下，恐龍時代結(jié)束于6600萬年前。并且我們還發(fā)現(xiàn)土星的內(nèi)部主要由三層組成:一個由重元素組成的深層內(nèi)核，一個液態(tài)金屬氫包層，被一個分子氫層包圍。卡西尼號的測量告訴科學(xué)家關(guān)于核心的大小，大氣中的氣流和環(huán)的質(zhì)量。
科學(xué)家稱土星環(huán)中有不計其數(shù)的小顆粒，其大小從微米到米都有，軌道成叢集的繞著土星運轉(zhuǎn)。環(huán)中的顆粒主要成分都是水冰，還有一些塵埃和其它的化學(xué)物質(zhì)。質(zhì)量較低的恒星年齡較年輕，因為明亮且主要由冰構(gòu)成的土星環(huán)在較長一段時間內(nèi)會受到星際碎片的污染和變暗。這些光環(huán)最初是由明亮的冰構(gòu)成的，但隨著時間的推移，已經(jīng)被來自太陽系外圍的碎片污染和變暗，
通過計算環(huán)的質(zhì)量，科學(xué)家能夠更好地估計環(huán)的年齡。而且從卡西尼號新發(fā)現(xiàn)的年輕環(huán)的證據(jù)支持了這樣一種理論，即年輕環(huán)是由一顆走得太近被土星引力撕碎的彗星形成的，或者是由一場破壞了前一代冰凍衛(wèi)星的事件造成的。卡西尼號在墜落土星的重力場中處于超近的有利位置，它傳回的測量結(jié)果讓科學(xué)家們有了另一個驚人的發(fā)現(xiàn)。
人們早就知道，土星的赤道大氣圍繞行星旋轉(zhuǎn)的速度比它的內(nèi)層和核心要快。想象一組嵌套的圓柱體，以不同的速度旋轉(zhuǎn)。木星的大氣層也是如此。但是新的發(fā)現(xiàn)表明，土星的各層開始同步旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入土星更深的地方——至少5600英里(9000公里)。這比木星上同樣的現(xiàn)象要深三倍。它的深度相當(dāng)于土星整個半徑的15%。這項研究揭示了土星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵細(xì)節(jié)。
科學(xué)家稱，深度旋轉(zhuǎn)層的發(fā)現(xiàn)是對這顆行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個驚人揭示。與此同時，對土星引力的測量解決了另一個未知的問題:地核的質(zhì)量。通過數(shù)據(jù)模型顯示，它的質(zhì)量在15到18倍地球質(zhì)量。
卡西尼號的任務(wù)于2017年9月結(jié)束，當(dāng)時它的燃料不足，為了保護(hù)土星的衛(wèi)星，它故意墜入土星的大氣層。在最后一顆，它在生命的最后一刻毅然奉獻(xiàn)給了科學(xué)，謝謝你，卡西尼號！
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